1. NIST工具将使数学研究论文更容易在线查看

李晓萌

几十年来，科学家们在撰写以数学公式为特色的论文时，通常使用LaTeX，这是一种旨在以静态形式生成打印页面的语言，如PDF。NIST开发的一种工具可以将这些论文转化为网页，在不同的设备上更容易地查看，并满足有视觉无障碍需求的读者的长期要求。预印本服务器arXiv已经开始使用该工具以PDF和网页格式提供数百万篇论文。 物理、数学和工程论文中的复杂公式对一些人来说可能是极其困难的读物，但也有很多人一开始就很难看到它们。近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）已经创建了一种工具，使这些论文更容易被视障人士看到，并且即将在很大程度上被采用。 该工具可以将一种常用的数学公式显示格式转换为另一种格式，有助于让所有人都能访问最新、最棒的研究论文。大多数新的研究论文都是以PDF文件的形式分发的，研究界的许多人都很难阅读。 根据世界卫生组织的数据，世界上超过四分之一的人口被诊断为视力障碍，耶鲁大学阅读障碍和创造力中心报告称，在美国，20%的人患有阅读障碍。在最近一项对以PDF形式分发的科学论文的研究中，研究人员发现，他们抽样的文件中只有2.4%符合其可访问性标准。 “如果你不是一个一生都在努力发表数学论文的人，你可能会想为什么这是一个问题，”NIST的布鲁斯·米勒说，他是一名受过训练的物理学家，专门研究数学软件。“PDF在打印页面上看起来很棒。但如果你想大声读出数学公式，或者在平板电脑或手机等不同尺寸的屏幕上清晰可见，这种不匹配可能会很痛苦。你不能轻易地将PDF重新用于其他媒体。” PDF通常是如何生成的？科学家在创作使用许多公式的论文手稿时，通常会使用LaTeX（发音为“lay tech”）或其近亲之一来呈现公式。LaTeX自20世纪80年代以来一直在使用，并因其创造的高质量排版而广受尊敬，但它的设计目的是以静态形式生产打印页面。 自20世纪90年代以来，网页创建者一直使用HTML，这使得根据上下文调整显示文本的外观、行为和布局成为可能。如果你曾经将网页拖动到不同的大小，并看到其文本平滑地重新定位以适应新矩形的边界，你就会看到视力残疾读者想要的功能。 现代HTML包含的扩展不仅允许这种“重新流动”类型的能力，还允许那些自己无法阅读文本的人通过机器大声阅读数学公式。这些特性使HTML成为创建可访问文本的理想选择，但多年来一直没有有效的方法将LaTeX转换为HTML。这给Miller带来了一个问题，他需要一种方法将NIST久负盛名的1000多页《数学函数手册》带入数字领域。 他说：“当时，一些程序声称要将LaTeX转换为网页，但没有一个效果足够好。”。“我想，让我们试着自己做吧。” 由此产生的NIST工具是LaTeXML，它读取LaTeX源文件并构建文档的表示形式，可以将其转换为HTML。LaTeXML是创建在线数学函数数字库的关键，几年后，一个主要在线资源的管理人员意识到它也可以帮助他们。 这个资源是arXiv（发音为“archive”），是一个尚未在科学期刊上发表的学术文章的存储库。arXiv由康奈尔大学维护，目前拥有200多万篇文章，可以作为PDF免费查看和下载。服务器已经成为一个重要的中转站，作者可以在这里发布研究结果，并在正式宣布之前与同行讨论。 “根据arXiv在2022年进行的一项调查，只有30%的依赖辅助技术的用户可以在没有帮助的情况下访问他们需要的所有研究。同一项调查发现，PDF格式是最大的障碍，”arXiv无障碍报告的首席研究员、HTML论文项目经理Shamsi Brinn说。 Brinn说，这将随着arXiv使用LaTeXML转换器而改变。服务器将生成HTML版本的论文，并在下载PDF的链接旁边包含HTML版本。 arXiv存储库将滚动转换论文，于2023年12月提供第一个。东北ADA中心助理主任Joe Zesski表示，此举遵循了一个更广泛的趋势，即需要可访问的网络和电子信息。这一变化不仅有助于科学界遵守白宫关于免费提供联邦资助研究的最新政策，而且还将使使用电子资源长大的年轻科学家能够获得信息。 Zesski说：“在教育中，人们越来越依赖网络和电子信息，同时也越来越期望残疾青年能够平等获得教育。”。“采取措施使这些学生能够访问和使用他们需要的信息是很重要的。”

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发布时间: 2024-01-24

2. 加拿大安大略省投资1490万加元资助量子技术发展

李晓萌

据《滑铁卢地区记录》报道，加拿大安大略省已在新兴的量子技术领域投资数百万美元，旨在增强智能手机、车辆、无人机、蜂窝塔和飞机中使用的天线的能力。安大略省经济发展、贸易和创造就业部长Vic Fedeli在参观滑铁卢大学研究和技术园区的量子谷创意实验室时宣布了这一消息。 据该报报道，这笔资金高达1490万美元，是该省支持关键技术进步的更广泛举措的一部分。Fedeli解释说，这笔拨款是1.07亿美元关键技术倡议基金的最后一笔拨款，该基金有助于推动安大略省人工智能、5G网络、机器人、区块链和网络安全的研究。 这位部长强调，该基金的目标是解决现实世界的问题，促进创新技术的商业化。他强调了量子技术的巨大潜力，预计未来十年，计算、传感和通信领域的市场将增长1.2万亿美元。 宣布的资金不仅将用于研究，还将用于实际应用，包括研究生实习和帮助技术从实验室向市场过渡。据该报报道，Fedeli说：“在安大略省，我们非常擅长研究，但在商业化方面，我们落后了。”。 量子谷创意实验室由Mike Lazaridis的量子谷投资公司发起，是量子技术领域初创公司的非营利孵化器和加速器。这个70000平方英尺的研究设施配备齐全，可用于量子器件的设计和开发。这一举措的一个关键成果是一种新的射频测量设备，该设备有望成为实验室的第一个商业产品，WaveRyde Instruments是该技术转型的第一家初创公司。 量子谷创意实验室首席执行官Nick Werstiuk讨论了这些投资在推动量子技术商业应用方面的重要性。他认为，这笔资金是将量子进步从理论应用推向实际应用的关键一步。 量子物理学是这些技术发展的核心，它利用原子粒子的特性进行信息处理、精确测量，并有可能为下一代超级计算机提供动力。该资助公告标志着量子谷创意实验室新兴技术的商业化开始。 Fedeli告诉该报：“这将是我们希望商业化产品的发射台。”他强调了实验室在这项事业中的关键作用。 在过去的二十年里，该地区的量子物理研究投资超过7.5亿美元，资金来自公共和私人来源，包括Lazaridis的个人财富。尽管量子传感器和密码学已经取得了重大进展，但量子计算机或模拟器的商业化仍然是滑铁卢大学校园内外实验室的未来目标。

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发布时间: 2024-04-18

3. 美国芯片计划宣布提供高达3亿美元的资金，以支持和推动美国半导体封装行业的发展

李晓萌

近日，美国政府宣布，美国商务部（DOC）正在进行谈判，将在佐治亚州、加利福尼亚州和亚利桑那州投资高达3亿美元用于先进的封装研究项目，以加快对半导体行业至关重要的尖端技术的发展。预期的接受者是佐治亚州的Absolics股份有限公司、加利福尼亚州的应用材料股份有限公司和亚利桑那州的亚利桑那州立大学。 这些竞争性授予的研究投资，每项预计总计高达1亿美元，代表了先进基质的新努力。先进的基板是物理平台，允许多个半导体芯片无缝组装在一起，实现这些芯片之间的高带宽通信，有效地输送电力，并散发不需要的热量。由先进基板实现的先进封装转化为人工智能、下一代无线通信和更高效的电力电子的高性能计算。目前，美国尚未生产此类基材，但它们是建立和扩大国内先进包装能力的基础。高达3亿美元的联邦资金将与私营部门的额外投资相结合，使所有三个项目的预期总投资超过4.7亿美元。这一共同努力将有助于确保美国制造商保持竞争力，并继续推动技术创新，使公司在全球竞争中具有更强的优势。 美国商务部长Gina Raimondo表示：“美国长期竞争力的关键在于我们超越创新和建设世界其他地区的能力。这就是为什么美国芯片计划的研发方面对我们的成功至关重要，这些拟议的先进封装投资突显了我们为优先考虑半导体供应链管道的每一步所做的工作。”“人工智能等新兴技术需要微电子领域的尖端进步，包括先进封装。在拜登总统和哈里斯副总统的领导下，通过这些拟议的投资，我们正在将美国定位为设计、制造和封装微电子的全球领导者，这将推动未来的创新。” 国家经济顾问Lael Brainard表示：“今天的奖项对于确保美国在半导体领域的全球领导地位至关重要，确保美国的供应链始终处于最前沿。”。 当前的封装技术无法解决不断上升的功耗、人工智能数据中心的计算性能和移动电子产品的可扩展性问题。在美国维持这些未来的产业将需要各个层面的创新。CHIPS国家先进包装制造计划（NAPMP）为所有三个实体有望达到或超过的基材设定了积极的技术目标。先进的基板是先进封装的基础，这将增强关键的先进封装技术，包括但不限于设备、工具、工艺和工艺集成。这些项目将在帮助确保美国创新推动半导体研发和制造的前沿发展方面发挥至关重要的作用。 美国商务部负责标准与技术的副部长兼国家标准与技术研究所所长Laurie E.Locascio表示：“先进的封装对于先进半导体的发展至关重要，这些半导体是人工智能等新兴技术的驱动力。国家先进封装制造计划的这些首批投资将推动突破，解决芯片集成系统的关键需求，以实现美国创建一个强大的国内封装行业的使命，在美国和国外制造的先进节点芯片可以在美国境内封装。” 拟议项目包括： ·位于佐治亚州科温顿的Absolics，股份有限公司：Absolics准备通过与30多个合作伙伴（包括学术机构、大小企业和非营利实体）合作开发尖端能力，彻底改变玻璃芯基板制造业，这些合作伙伴已被公认为玻璃材料和基板领域的接受者，潜在资金高达1亿美元。通过其基板和材料先进研究与技术（SMART）包装计划，Absolics旨在建立一个玻璃芯包装生态系统。除了制定SMART包装计划外，Absolics及其合作伙伴还计划通过将培训、实习和认证机会引入技术学院、HBCU CHIPS网络和退伍军人计划来支持教育和劳动力发展工作。通过这些努力，Absolics将超越目前的玻璃芯基板技术，并支持对未来大批量制造能力的投资。 ·加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司：应用材料公司与一个由10名合作者组成的团队正在开发和扩展一种颠覆性的硅芯基板技术，用于下一代先进封装和3D异构集成。应用材料公司的硅芯基板技术有可能推动美国在先进封装领域的领先地位，并有助于促进美国生态系统的发展，以开发和构建下一代节能人工智能（AI）和高性能计算（HPC）系统。此外，应用材料公司的教育和劳动力发展计划旨在加强美国州立大学和半导体行业之间的培训和实习管道。 ·位于亚利桑那州坦佩的亚利桑那州立大学：亚利桑那州立大学正在通过扇出晶圆级处理（FOWLP）开发下一代微电子封装。该倡议的核心是亚利桑那州立大学先进电子和光子学核心设施，研究人员正在探索300毫米晶圆级和600毫米面板级制造的商业可行性，这项技术目前在美国还不具备商业能力。亚利桑那州立大学由行业先驱德卡技术公司领导的10多个合作伙伴组成的团队，以微电子制造的区域据点为中心，由大小企业、大学和技术学院以及非营利组织组成。该团队遍布整个美国，在材料、设备、小芯片设计、电子设计自动化和制造方面处于行业领先地位。亚利桑那州立大学将建立一个互连代工厂，将先进的封装和劳动力发展计划与半导体晶圆厂和制造商联系起来。亚利桑那州立大学的教育和劳动力发展工作带来了与行业相关的培训，如培训师培训、微证书和工作专业人员的快速入门计划。将HBCU CHIPS网络和美国印第安人企业发展国家中心纳入其劳动力发展计划是不可或缺的。

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发布时间: 2025-01-03

4. 日本国家信息与通信技术研究所（NICT）和日本产业技术综合研究所（AIST）联合发布支撑“Beyond5G/6G”的计量标准和校准技术路线图

李晓萌

近日，日本国家信息与通信技术研究所（NICT）和日本产业技术综合研究所（AIST）共同制定了Beyond5G/6G（以下简称B5G/6G）时代所需的计量标准和校准技术和其他事项的路线图。通过展示AIST的技术开发和服务启动时间表，AIST在日本开发、维护、管理和供应日本的顶级计量标准，以及NICT实施日本顶级校准服务，用于无线电许可证、太赫兹频段所需的测量仪器根据B5G/6G无线电使用（100GHz~）无线电的许可开始日期，将有可能制定一个切合实际的开发和传播计划。 背景 为了实现B5G/6G，不仅要研究和开发无线电，还要通过基于日本计量标准的测量来证明无线电的性能是满足的，以确保无线电的性能。 因此，日本要求在颁发无线电台许可证时检查无线电设备的性能，并且用于检查的测量设备也必须进行适当的校准。 NICT根据《无线电法》为测量设备提供日本最高的校准服务，以获取申请无线电台许可证所需的数据。 对于测量设备的校准，我们使用由日本最高级别的测量法组织AIST开发、维护和操作的标准（*），并且可以执行与国际单位制（SI）相关的国际可比校准。 然而，在考虑用于B5G/6G的太赫兹频段（100 GHz~）的某些频段（330 GHz~）中，标准和校准技术尚未开发出来。 因此，目前很难检查无线电台使用330 GHz以上频段的无线电波来操作无线通信系统。 还有许多其他工业需求，迫切需要建立太赫兹频段计量、校准技术和测量技术，以实现B5G/6G。 关于频率，NICT也作为与AIST同等的国内地位很高的计量标准机构，开发、维持、运用校正所需的标准器。 此次的成果 NICT和AIST总结并公开了实现B5G/6G所需的计量标准及校准技术等路线图。 例如，无线电测试所需的频率计、功率计、频谱分析仪的校准技术和校准所需的标准器的研究开发，制定了频率高达1.1THz的计划。在表示什么时候可以申请无线驾照的同时，为了能作为讨论无线机的开发·普及计划时的里程碑而活用，作为线表进行了总结。该路线图以小册子的形式分发，可从NICT和AIST的网站下载： NICT：https://rri.nict.go.jp/#download AIST：https://unit.aist.go.jp/nmij/news/2024/pdf/20240520.pdf 今后的展望 NICT和AIST作为实现B5G/6G的测量基础技术，推进计量标准及校准技术等的研究开发。

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发布时间: 2024-07-06

5. 美国政府宣布成立改组后的总统科学技术顾问委员会（PCAST），重点关注量子计算、人工智能和其他新兴技术

李晓萌

近日，美国总统特朗普签署了一项行政命令，成立了改组后的总统科学技术顾问委员会（The President’s Council of Advisors on Science and Technology，PCAST），以指导美国在量子计算、人工智能和生物技术等变革性技术领域的战略。这一举措凸显了这些领域对国家安全和经济领导地位的重要性。 该委员会将由来自学术界、工业界和政府的最多24名成员组成，旨在就科学、技术和创新政策提供专家建议。根据行政命令，委员会的建议将有助于塑造美国在教育、研究和经济政策方面的优先事项。 应对技术竞争 该行政命令强调了美国在全球竞争中确保技术主导地位的紧迫性。它指出，量子计算和人工智能（AI）是能够重塑行业并重新定义经济力量的关键技术。例如，量子计算利用量子力学的独特特性来处理信息，可能会彻底改变密码学、药物发现和物流等领域。 量子技术有望成为委员会议程的主要受益者。通过就政策和资金决策提供建议，PCAST可以帮助加速量子研究及其从实验室实验向现实世界应用的转变。 与此同时，人工智能继续推动各行业的自动化、数据分析和决策制定。除了量子和人工智能之外，委员会对生物技术的重视表明了一种整合利用美国在这些相互关联领域的优势的方法。 “这些领域的突破有可能重塑全球力量平衡，催生全新的行业，并彻底改变我们的生活和工作方式。”行政命令中指出。 扩展的职能与结构 总统科学与技术顾问委员会（PCAST）的职责将不仅限于为总统提供建议。根据行政命令，PCAST还将作为联邦重大技术倡议的咨询机构，例如《高性能计算法案》和《国家纳米技术研发法案》。这些角色使委员会能够影响从超级计算到纳米技术的关键研究领域。 新设立的PCAST结构整合了高层联邦官员，包括总统科学与技术助理和人工智能与加密货币特别顾问。这些官员的加入反映了政府将尖端技术与经济和安全目标相结合的重点。 行政和财政支持 能源部（DOE）将为该委员会提供行政和技术支持。这包括为委员会提供资金，并为需要接触机密信息的成员安排安全许可，这一措施旨在确保在敏感问题上提供全面的建议。 委员会成员将不会获得报酬，但可以报销旅行费用。此外，行政命令还授予PCAST成立专业小组或技术咨询小组的权力，以支持其工作。 应对创新的障碍 该委员会还将应对可能削弱科学进步的内部挑战。行政命令批评了所谓的“意识形态教条”，这些教条通过优先强调一致性而非个人成就来抑制创新。 PCAST将作为一个核心平台，通过促进开放对话和鼓励大胆、富有创造力的想法来对抗这些压力。为了实现这一目标，委员会将广泛征求来自大学、私营公司、国家实验室以及州政府等利益相关者的意见。 委员会目前的授权有效期为两年，尽管总统可能会延长这一期限。这一时间框架既允许集中精力解决当务之急，也为未来的调整留下了空间。

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发布时间: 2025-03-26

6. 德国联邦物理技术研究院（PTB）开发一种新型数字校准证书

李晓萌

近日，德国联邦物理技术研究院（PTB）利用数据宝库开发了一种数字校准证书，机器可以在没有人为帮助的情况下读取和评估，这是迈向工业4.0的一大步。 那些在公司生成中实现的流程自动化实际上在未来很长一段时间内还都依赖于流水线控制台上的人类员工。但手工输入数据既耗时、容易出错，又单调乏味。在测量设备的校准领域，现在有了解决方案：数字校准证书。这个数字校准证书是在精密技术的故乡——德国联邦物理技术研究院（PTB）设计的。 在德国某家大型制药公司的办公室里，高度集中的面孔、键盘咔嗒作响了几个小时，将无尽的数据列输入到公司自己的计算机系统中：测量设备名称、制造商、型号、序列号、订单号、校准日期、测量不确定性、温度、湿度、测量范围。数字，数字，数字。 在许多使用非常精确测量设备的工作场景中，都存在这样的情况。所有这些设备都通过校准证书——通常是纸质的或PDF格式的文件——来证明其质量。但是，如果检查机构不期而至，就没有时间在地下室的文件柜里翻找。因此，所有的“纸质数据”都需要被数字化。但是数字化的过程只能人工录入么？难道没有更高效的方法吗？ 当然可以！解决方案就是数字校准证书。它对人和机器都是可读的。这是通过可扩展标记语言（XML） 实现的。这种通用数据标准可以在不需要任何人工干预的情况下，将校准结果直接从校准设备传输到相应的系统。因此，企业可以节省大量资源，并规避手动数据输入时在所难免的错误。听起来不错，但真的存在吗？是的，确实存在！就在这里！ 德国联邦物理技术研究院（PTB）开发了一种数字校准证书（DCC），一些大型或特别现代化的校准实验室已经根据客户需求向他们的客户提供这种服务。Testo Industrial Services就是这样的公司之一。该公司鼓励其客户进行更多的数字化，并在其网站上展示了一个与PTB共同制定的长度测量的DCC示例。“我们的大多数客户没有时间深入研究校准证书中的许多数据。对他们来说，最重要的是：我的测量设备是否满足所有必要的条件？”Testo的实验室负责人Dr. Christian Sander说。“但校准证书包含着真正的数据宝库，数字证书的自动化评估可以带来巨大的附加价值。” “在开发 DCC 时，与行业进行深入交流对我们来说非常重要，”PTB 的数字化专家 Shanna Sch?nhals 博士解释道。“这是我们理解并考虑所有行业相关要求的唯一方式。”PTB 向其他国家的计量机构也表达了他们的愿望，从而为改进 DCC 做出了贡献。 德国校准服务（DKD） 的 Thomas Krah 博士坚信：“最迟在 15 到 20 年内，我们将在全球范围内实现所有校准过程的完全自动化。现在全世界都在谈论工业 4.0，而其它的一切看起来都像是过时的。” 对于一些企业来说，第一步可能仍然很困难。因为如果想要发挥DCC 的所有优势，企业家们必须提前考虑一些问题：首先，应该如何根据DCC 来重组企业的内部流程？其次，在什么时间点投入时间和资金更加合适？此外，还必须为 DCC 与企业内部系统的接口找到单独的软件解决方案。但是，一旦这些问题得到妥善的处理，DCC就能充分发挥其优势：它不仅可以确保更高的效率和更少的错误，而且仅对机器可读，杜绝了校准结果的事后篡改，能够显著推进自动化进程。Thomas Krah 坚信：“从长远来看，所有企业在数字化校准服务上进行投资都是值得的。他的建议是：“简明地向校准实验室询问已经可能实现的项目，并共同探讨解决方案。” “校准领域的项目财务周转率普遍不是很高，因此这些项目在政府中并不是特别受到重视，”Krah 怀疑道。“ 然而人们忽视了所有德国产品和服务质量在很大程度上都取决于精确的测量。” 因此，有些人希望得到政府和监管方面的支持，以便在小型和中型企业中更容易引入数字校准证书。 联邦教育和研究部（BMBF） 似乎已经听取了他们的意见。他们正在资助 2024 年 9 月启动的 DCC2Ind项目，因为他们已经认识到数字可追溯性与工业生产息息相关：它能够将校准数据无缝集成到工业流程中，并确保更高的透明度和可追溯性——从而提高质量和生产率并降低成本。项目合作伙伴包括德国联邦物理技术研究院（PTB）和 ELMTEC Ingenieurgesellschaft mbH。 也许这是朝着正确方向迈出的一步：根据《增长机会法案》，立法者将要求企业从 2025 年起对企业经营中的所有交易使用电子发票，这在一些其他欧洲国家已经使用一段时间了。所以最迟在2025年，企业将首次体验到XML这种可扩展的元数据标记语言，因为电子发票和 DCC 都是基于它来运作的。

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发布时间: 2024-10-20

7. 美国天体物理联合实验室（JILA）和科罗拉多大学博尔德分校获得2000万美元，用于建造新的“量子机器车间”

李晓萌

近日，美国国家科学基金会（NSF）授予美国天体物理联合实验室（JILA）和科罗拉多大学博尔德分校2000万美元，用于创建国家量子纳米晶圆厂（National Quantum Nanofab，简称NQN），这是一个准备彻底改变量子技术的尖端设施。 JILA研究员、科罗拉多大学博尔德分校物理学教授Cindy Regal表示：“NQN将是量子发现和技术的独特设施。我期待着将NQN视为量子领域的国家资源，并与JILA的广泛研究对接。”

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发布时间: 2024-07-26

8. 美国政府宣布拜登总统关于人工智能行政命令后的关键行动

李晓萌

三个月前，拜登总统发布了一项具有里程碑意义的行政命令，以确保美国在抓住人工智能的承诺和管理人工智能的风险方面处于领先地位。该命令指示采取全面行动，加强人工智能的安全保障，保护美国人的隐私，促进公平和公民权利，维护消费者和工人的权益，促进创新和竞争，提高美国在世界各地的领导地位等等。 今天，副幕僚长布鲁斯·里德将召集白宫人工智能委员会，该委员会由来自多个联邦部门和机构的高级官员组成。各机构报告称，他们已经完成了行政长官指定的所有90天行动，并提出了命令在更长时间内指定的其他重要指令。 总之，这些活动标志着在实现EO的授权方面取得了重大进展，即保护美国人免受人工智能系统的潜在风险，同时促进人工智能及其他领域的创新。 管理安全和安保风险 该行政命令指示在90天内采取一系列全面行动，以应对人工智能对安全保障的一些最大威胁。其中包括为最强大系统的开发者设定关键披露要求，评估人工智能对关键基础设施的风险，以及阻碍外国行为者为有害目的开发人工智能。为了减轻这些风险和其他风险，各机构必须： ·利用《国防生产法》授权，迫使最强大的人工智能系统的开发者向商务部报告重要信息，尤其是人工智能安全测试结果。这些公司现在必须在最强大的人工智能系统上共享这些信息，他们也必须报告能够训练这些系统的大型计算集群。 ·提出了一项规则草案，提议强制为外国人工智能培训提供计算能力的美国云公司报告他们正在这样做。如果按照提议最终确定，商务部的提议将要求云提供商在外国客户培训最强大的模型时提醒政府，这些模型可能被用于恶意活动。 ·完成了涵盖人工智能在每个关键基础设施部门的使用的风险评估。包括国防部、交通部、财政部和卫生与公众服务部在内的九个机构向国土安全部提交了风险评估。这些评估将是联邦政府继续采取行动的基础，确保美国在将人工智能安全地融入社会的重要方面（如电网）方面走在了前列。 创新人工智能 为了抓住人工智能的巨大前景，加深美国在人工智能创新方面的领先地位，拜登总统的行政命令指示增加对人工智能创新的投资，并做出新的努力，吸引和培训具有人工智能专业知识的工人。在过去的90天里，各机构： ·启动了国家人工智能研究资源试点——促进广泛的创新、竞争和更公平地获得人工智能研究。该试点由美国国家科学基金会（NSF）管理，是向研究人员和学生提供计算能力、数据、软件、开放和专有人工智能模型以及其他人工智能培训资源的国家基础设施迈出的第一步。这些资源来自11个联邦机构合作伙伴和25多个私营部门、非营利组织和慈善合作伙伴。 ·启动了人工智能人才激增，以加快在联邦政府招聘人工智能专业人员，包括通过大规模招聘数据科学家。拜登总统的首席执行官创建的人工智能和技术人才工作组率先采取了这一招聘行动，并正在协调其他关键举措，以促进人工智能人才的招聘。人事管理办公室授予联邦机构灵活的招聘权限，包括直接招聘权限和例外服务权限，以招聘人工智能人才。2024年，包括总统创新研究员、美国数字军团和美国数字服务在内的政府范围内的技术人才计划，在高度优先的人工智能项目中扩大了对人工智能人才的招聘。 ·启动EducationAI倡议，帮助资助教育工作者在K-12至本科生阶段创造高质量、包容性的人工智能教育机会。该倡议的启动有助于履行行政命令对美国国家科学基金会优先考虑人工智能相关劳动力发展的要求，这对推进未来的人工智能创新和确保所有美国人都能从人工智能创造的机会中受益至关重要。 ·宣布资助新的区域创新引擎（NSF引擎），包括专注于推进人工智能。例如，Piedmont Triad再生医学引擎的初始投资在两年内为1500万美元，在未来十年内高达1.6亿美元，它将利用世界上最大的再生医学集群来创建和扩大突破性的临床疗法，包括利用人工智能。该公告支持行政命令的指示，即美国国家科学基金会在150天内资助并推出以人工智能为重点的美国国家科学委员会引擎。 ·在卫生与公众服务部成立了一个人工智能工作组，以制定政策，明确监管并促进医疗保健领域的人工智能创新。例如，工作组将开发评估人工智能工具和框架的方法，用于人工智能推动药物开发、支持公共卫生和改善医疗保健服务。工作组已经协调工作，发布了解决医疗算法中种族偏见的指导原则。

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发布时间: 2024-04-18

9. 国际计量局（BIPM）使用辐射测温法测量铁的熔化和凝固温度

张宇

近日，国际计量局（BIPM）宣布使用辐射测温法对纯铁（Fe）的熔化和凝固温度进行了精确测量，旨在改进基于1990年国际温标（ITS-90， t90)的温度校准技术。新设计的Fe电池单元，使用标称99.99%纯度的Fe进行填充，适用于辐射测温和热电偶测温，用于测定t90温标下Fe liquidus转变过程的温度。使用校准后的辐射温度计测量Fe的熔化和凝固过程，并使用相同结构的铜电池单元进行发射率修正。测得Fe的熔点和凝固点分别为 1533.79 °C 和 1532.75 °C。根据这些测量结果，我们确定Fe的转变温度为 1533.3 °C，扩展不确定度（k = 2）为 0.8 K。该结果比广泛接受的Fe转变温度低4K; 然而，除了用于计算推荐值的一些文献值外，它与之前的大多数研究结果基本一致。Fe电池单元在多次热循环中表现出高度的可重复性和耐用性，使其成为钯电池单元校准的经济高效且实用的替代品。基于这些发现，国际计量局建议在实际测量中使用Fe电池单元进行定点温度校准。本研究的细节已于2025年2月25日发表在《Metrologia》期刊中。（DOI：10.1088/1681-7575/adb492）

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发布时间: 2025-04-29

10. 澳大利亚麦考瑞大学的科学家利用葡萄提升量子传感器性能

张宇

近日，澳大利亚麦考瑞大学（Macquarie University）的研究人员展示了普通超市里的葡萄如何帮助提高量子传感器的性能，从而有可能带来更高效的量子技术提升。 该研究表明成对的葡萄可以产生用于量子传感应用的微波的强局部磁场热点——这一发现可能有助于开发更紧凑、更具成本效益的量子设备。 “虽然之前的研究一直关注于电场引起的等离子体效应，但现在我们表明成对的葡萄还可以增强磁场，这对于量子传感应用至关重要，”麦考瑞大学量子物理学博士生、主要作者Ali Fawaz说。 这项研究源于在社交媒体上病毒式传播的视频，该视频显示葡萄在微波炉中产生等离子体——发光的带电粒子球。 虽然以前的研究侧重于电场，但麦考瑞大学的团队研究了对量子应用至关重要的磁场效应。 该团队使用了特殊的含有氮空位中心的纳米金刚石——作为量子传感器的原子级缺陷。这些缺陷（赋予金刚石颜色的众多缺陷之一）就像一个个微型磁铁，可以用来探测磁场。 “纯金刚石是无色的，但当某些原子取代碳原子时，它们会形成具有光学特性的所谓'缺陷'中心，”该研究的合著者、麦考瑞大学量子技术讲师Sarath Raman Nair博士说。 “我们使用的纳米金刚石中的氮空位中心就是我们所研究的可以用于量子传感的微型磁铁，”他说。 该团队将他们研究的量子传感器（一种含有特殊原子的金刚石）放在一根细玻璃纤维的尖端，并将其定位在两颗葡萄之间。通过光纤照射绿色激光，他们可以使这些原子发出红光。这种红光的亮度揭示了葡萄周围微波场的强度。 “使用这种技术，我们发现当我们加入葡萄时，微波辐射的磁场强度会增加了一倍，”Fawaz 说。 资深作者、麦考瑞数学与物理科学学院量子材料和应用小组负责人Thomas Volz教授表示，这些发现为量子技术微型化开启了激动人心的可能性。 “这项研究为探索量子技术的替代微波谐振器设计开辟了另一条途径，有可能会带来更紧凑、高效的量子传感设备，”他说。 事实证明，葡萄的大小和形状对实验的成功至关重要。该团队的实验依赖于精确尺寸的葡萄（每颗约 27 毫米长），以在金刚石量子传感器的适当频率下集中微波能量。 量子传感设备传统上使用蓝宝石来达到这个目标。然而，麦考瑞的研究团队推测，水可能会实现更好的效果。这使被包裹在薄皮中的葡萄（主要由水组成）成为测试他们理论的完美对象。 “实际上，水在集中微波能量方面比蓝宝石更有效，但它也不太稳定，并且在此过程中会损失更多的能量。这是我们亟待解决的关键挑战！“Fawaz 说。 除了葡萄之外，研究人员目前正在开发更可靠的材料，这些材料可以利用水的独特属性，使我们更接近于实现这种更高效的传感设备。 这项工作得到了澳大利亚研究委员会卓越工程量子系统卓越中心的支持，该研究的详细信息已于 2024 年 12月20日发表在《Physical Review Applied》上。

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发布时间: 2025-02-11

11. 我国第三代自主超导量子计算机上线

李晓萌

新华社合肥1月6日电（记者戴威）记者6日从安徽省量子计算工程研究中心与量子计算芯片安徽省重点实验室获悉，我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”于当日9时，在本源量子计算科技（合肥）股份有限公司上线运行。 据了解，该量子计算机搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”，是目前先进的可编程、可交付超导量子计算机。科研人员介绍，超导量子计算机是基于超导电路量子芯片的量子计算机。国际上，IBM与谷歌量子计算机均采用超导技术路线。 安徽省量子计算工程研究中心副主任孔伟成博士介绍，“本源悟空”匹配了本源第三代量子计算测控系统“本源天机”，真正落地了量子芯片的批量自动化测试，量子计算机的整机运行效率大大提升。 量子计算芯片安徽省重点实验室副主任贾志龙博士介绍，“悟空”搭载的是72位超导量子芯片“悟空芯”，共有198个量子比特，其中包含72个工作量子比特和126个耦合器量子比特。 据了解，此次发布的超导量子计算机取名“悟空”，来源于中国传统文化中的神话人物孙悟空，寓意如孙悟空般“72变”。

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发布时间: 2024-01-24

12. 北约跨大西洋量子共同体在布鲁塞尔举行成立大会

李晓萌

近日，北约跨大西洋量子共同体（TQC）在布鲁塞尔举行了首次虚拟会议。2023年9月，北约秘书长Jens Stoltenberg呼吁发展一个专门的网络，以加强盟国的合作，并利用量子技术的好处来加强威慑和防御。从那时起，北约的量子技术战略达成一致，联盟的国际工作人员与北约成员国合作建立了共同体。 跨大西洋量子社区由联盟领导，但参与是自愿的。超过一半的盟国已经参与其中，包括美国、加拿大、法国、意大利和捷克，丹麦作为第一个国家主席国支持这一倡议。该共同体将汇集来自各国政府、工业界、学术界、资助机构和研究机构的量子专家，并将帮助鼓励盟国创新，使北约能够保护其技术优势。 量子技术在安全环境中的作用正在增强，共同体将帮助北约处理关键问题。其中包括资金和技术挑战、人才发展和伙伴关系机会。 跨大西洋量子共同体的第一届年度全体会议预计将于2024年秋天举行。

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发布时间: 2024-08-20

13. 美国天体物理联合实验室（JILA）研究人员开发出世界上最精确的原子钟，推动物理学的新前沿

李晓萌

在人类不断追求完美的过程中，科学家们开发出了一种比以前制造的任何时钟都更精确的原子钟。新时钟是由美国国家标准与技术研究院（NIST）和科罗拉多大学博尔德分校的联合机构美国天体物理联合实验室（JILA）的研究人员建造的。 该时钟能够在广阔的空间中进行精确导航，并搜索新的粒子，是最新的超越计时的时钟。随着精度的提高，这些下一代计时器可以揭示隐藏的地下矿床，并以前所未有的严谨性测试广义相对论等基本理论。对于原子钟建筑师来说，这不仅仅是为了建造一个更好的时钟；这是关于揭开宇宙的秘密，为将塑造我们未来几代人的世界的技术铺平道路。 世界科学界正在考虑以这些下一代光学原子钟为基础，重新定义第二种时间单位，即国际时间单位。现有的一代原子钟用微波照射原子来测量秒。这一波新的时钟用频率高得多的可见光波照射原子，以更精确地计算秒数。与目前的微波钟相比，光学钟有望为国际计时提供更高的精度——可能每300亿年只损失一秒。 但在这些原子钟能够以如此高的精度运行之前，它们需要具有非常高的精度；换句话说，他们必须能够测量极小的一秒钟。实现高精度和高精度可能会产生巨大的影响。 困在时间里 新的JILA时钟使用一种被称为“光学晶格”的光网络来同时捕获和测量数以万计的单个原子。拥有如此大的合奏在精度上提供了巨大的优势。测量的原子越多，时钟就有越多的数据来精确测量秒。 为了实现新的破纪录性能，与以前的光学晶格时钟相比，JILA的研究人员使用了更浅、更温和的激光“网”来捕获原子。这大大减少了两个主要的误差来源——捕获原子的激光效应，以及当原子堆积得太紧时相互碰撞的效应。 研究人员在《Physical Review Letters》期刊上描述了他们的进展。 在最小尺度上计时相对论 NIST和JILA物理学家Jun Ye表示：“这个时钟非常精确，即使在微观尺度上，也能探测到广义相对论等理论预测的微小效应。它正在突破计时的极限。” 广义相对论是爱因斯坦的理论，描述了引力是如何由空间和时间的扭曲引起的。广义相对论的一个关键预测是，时间本身受到引力的影响——引力场越强，时间过得越慢。 这种新的时钟设计可以在亚毫米级（大约一根头发的厚度）检测相对论性对计时的影响。将时钟升高或降低这么小的距离，就足以让研究人员辨别出重力效应引起的时间流动的微小变化。 这种在微观尺度上观察广义相对论效应的能力可以显著弥合微观量子领域与广义相对论所描述的大规模现象之间的差距。 太空导航与量子进展 更精确的原子钟还可以实现更精确的太空导航和探索。随着人类冒险深入太阳系，时钟将需要在很远的距离上保持精确的时间。即使是计时中的微小错误也会导致导航错误，而导航错误会随着你走得更远而呈指数级增长。 叶说：“如果我们想让航天器以精确的精度降落在火星上，我们需要比现在的GPS精确几个数量级的时钟。这个新时钟是实现这一目标的重要一步。” 用于捕获和控制原子的相同方法也可能在量子计算方面取得突破。量子计算机需要能够精确地操纵单个原子或分子的内部性质来进行计算。控制和测量微观量子系统的进展大大推动了这一努力。 通过冒险进入量子力学和广义相对论交叉的微观领域，研究人员正在为了解现实本身的基本性质打开一扇新的大门。从时间流被引力扭曲的无穷小尺度，到暗物质和暗能量占据主导地位的广阔宇宙边界，这只钟的精密度有望揭示宇宙中一些最深的奥秘。 “我们正在探索测量科学的前沿，”Ye表示。“当你能够以这种精度测量事物时，你就会开始看到我们迄今为止只能理论化的现象。”

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发布时间: 2024-08-20

14. PASQAL、韩国科学技术院（KAIST）和大田市建立量子合作伙伴关系

李晓萌

近日，中性原子量子计算领域的领导者PASQAL宣布与韩国科学技术院(KAIST)和大田市建立重要合作伙伴关系。此次合作标志着PASQAL在全球范围内促进量子科学和技术发展的战略，以及大田市在大德量子集群培育领先量子生态系统的雄心迈出了关键一步。 量子努力的收敛 该协议旨在加强韩国的量子生态系统，双方将发挥各自的优势。 PASQAL最近成立了韩国子公司，旨在全面发展在韩国的业务，包括量子计算机及相关服务的销售、量子计算研究与开发(R&D)以及量子处理单元(qpu)的制造。 KAIST拥有PASQAL科学顾问安在旭教授等在量子领域享有世界声誉的科学技术研究人员，并将通过去年开设的“量子研究生院”继续培养硕士级和博士级人才。 大田市计划与KAIST等地区相关研究机关、企业、大学等建立有机合作体系，根据相关法律法规，为PASQAL在大德经济特区的活动顺利开展提供必要的支持，巩固PASQAL在国内量子集群领域的领先地位。 加强韩国的量子生态系统 PASQAL带来了硬件开发、软件控制和应用解决方案的综合能力。Ahn教授在中性原子量子计算，量子控制，太赫兹光谱学和光学方面的专业知识闻名，特别关注量子计算的里德伯原子图。此次合作旨在显著推进量子计算方面的知识和工具，从战略上使双方受益，并为韩国量子生态系统的发展做出贡献。 去年4月，大田大学与国内10个量子相关机构签订了“大德量子集群”事业协议，共同推进技术开发、基础设施建设、人才培养、技术商用化等事业。 大田市市长Jang Woo Lee强调了对当地的影响:“大田与PASQAL和KAIST的合作是将我们的城市建立为中央量子枢纽的战略举措。这种伙伴关系将促进技术进步和经济增长，使大田成为全球量子领域的关键参与者。” PASQAL首席执行官Georges Reymond评论了全球战略方向:“PASQAL, KAIST和大田市之间的合作象征着我们在量子创新方面的全球方法。它使我们能够将先进的量子计算技术与韩国蓬勃发展的科学界相结合，增强我们的全球研究网络，为全球量子进步做出贡献。” KAIST校长Kwang Hyung Lee专注于学术和研究影响:“我们与PASQAL和大田市的合作增强了KAIST的量子研究能力。这为我们的学生和研究人员从事尖端量子项目创造了新的机会，为韩国在量子领域的地位不断提高做出了贡献。” 构建全球量子网络 这一新的合作伙伴关系不仅巩固了PASQAL对量子研究和开发的承诺，而且在扩大其全球影响力方面发挥了关键作用，通过巴黎、舍布鲁克和大田的战略中心将欧洲、北美和亚洲的主要量子生态系统连接起来。首先在法国，然后是加拿大，现在在韩国，公共部门致力于培育量子技术，PASQAL经历了令人难以置信的增长潜力。连接巴黎、谢菲尔德、大田三大知识中心将带来巨大的好处。 KAIST的Jae-wook Ahn教授指出，“与PASQAL和大田市的合作是KAIST在量子计算领域迈出的关键一步。利用我们的科学专长、PASQAL的技术实力和大田的动态生态系统，我们的目标是显著提升韩国在全球量子领域的地位。 PASQAL韩国总经理Roberto Mauro强调了业务和运营方面的问题:“在三方合作伙伴关系中领导PASQAL的运营是将国际业务战略与当地量子研究计划相结合的令人兴奋的机会。我们在大田的存在加强了我们在韩国及其他地区推进量子技术的承诺。”

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发布时间: 2024-04-18

15. NIST发布下一代通信系统（NextG）无线研发差距分析

李晓萌

随着从第五代无线系统（5G）向下一代通信系统（NextG）的过渡进展，研发界有机会找出关键的无线通信研究差距。解决这些差距可能会在未来二十年推动无线通信的创新。为了满足这一需求，美国国家标准与技术研究所（NIST）与美国国家科学基金会（NSF）合作，以NIST SP 1293的形式发布了《下一代通信研发差距报告》。NIST和NSF合作伙伴与政府、学术界和工业界的利益相关者合作，确定NextG系统的关键技术创新和研究机会。 该报告强调了研发组织可以重点关注的主要技术差距，以推动下一代（NextG）技术在硬件、高频、联合通信、传感和节能网络等关键垂直领域的长期创新。该报告描述了108个新的技术差距，这些差距建立在NIST于2018年发布的题为“未来一代无线研发差距分析”的特别出版物1219报告中的发现基础上。新报告反映了利益相关者与NextG专家18个月的接触，强调： 研发不足：问题要么未被触及，要么需要更多资源。 长期观点：研究差距为10-20年。 融合加速：利用整个NextG生态系统的能力。 与联邦研发保持一致：由于其高风险/高回报性质，适合政府干预的缺口。 从2021年开始，NIST和NSF团队通过审查现有研究和市场趋势，评估了未来无线研发的挑战。在这篇文献综述之后，团队对利益相关者进行了访谈，以了解他们的研发重点、挑战和对未来通信系统的期望。2022年4月，该团队召集了一个由50多个利益相关者组成的公共工作组。工作组制定了一套全面的长期研发差距和问题。反馈机制涉及对具体议题的调查和讨论，以确保最后报告在技术上准确和相关。 研究结果涉及多个领域： 1.趋势和驱动因素：了解美国行业政策和标准制定过程等外部因素如何影响NextG创新。 2.硬件和高频研发差距：深入研究NextG用例的硬件功能相关的技术要求和挑战。 3.频谱科学和共享研发差距：鉴于NextG应用程序的数据密集型性质，讨论频谱共享和利用方面的技术障碍。 4.联合通信和传感研发差距：研究将雷达传感与基于互联网的网络集成以实现高效NextG通信的潜力。 5.人工智能和ML研发差距：需要利用数据科学和机器学习来改善网络资源分布，并允许新的NextG应用领域。 6.数据可用性、使用和隐私研发差距：解决NextG应用程序数据采集和管理中的治理和技术相关挑战。 7.NextG网络架构研发差距：了解如何开发多功能网络，以适应NextG中的各种设备和应用程序。 8.非地面网络研发差距：调查将卫星等非地面网络与传统网络整合以获得更好的通信系统的挑战。 9.可持续网络研发差距：专注于创建节能和可持续的NextG网络。 在向NextG过渡的过程中，本报告强调了研发界的关键重点领域，为未来20年的无线通信创新提供了路线图。

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发布时间: 2024-01-24

16. 美国天体物理联合实验室（JILA）的科研团队研发的新型传感器可以检测任何气体中的具体成份

张宇

专业的品酒师通过闻一闻葡萄酒，就能告诉你，你葡萄酒中的具体成份到底是黑皮诺还是赤霞珠。 近日，科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院（NIST）的联合研究机构（JILA）的科学家也实现了类似成份辨别的壮举，只是他们研发的新型传感器对气体成份的辨别能力要强得多。 该团队开发了一种新型激光装置，能够检测任何气体样本并识别其中的大量分子种类。其灵敏度足以检测到低至万亿分之一浓度的分子。此外，该装置的设计足够简单，研究人员可以在多种环境中快速且低成本地使用该方法，从诊断人类患者的疾病到追踪工厂的温室气体排放。 JILA的研究团队已于2025年2月19日将这种新型传感器的详细信息发表在《Nature》期刊上中。 “即使在今天，我仍然觉得难以置信，最强大的传感工具竟然可以用如此简单的方式构建，仅使用成熟的技术组件，但通过利用的巧妙算法赋予它们更强大的功能，”该研究的主要作者、JILA博士生梁启忠说。 为了展示该工具的能力，Liang和他的同事们深入探讨了医学中的一个重要问题：你呼出的空气中有什么？ 研究人员分析了真实人类受试者的呼吸样本，并展示了他们可以识别人们口腔中细菌的种类。该技术有朝一日或许可以帮助医生诊断肺癌、糖尿病、慢性阻塞性肺病（COPD）等更多疾病。 该研究的资深作者、物理学家Jun Ye 表示，这项新研究是在科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院近三十年的量子物理研究基础上进行的，尤其是围绕一种被称为频率梳激光器的专用设备展开的研究。 “频率梳激光器最初是为光学原子钟发明的，但很早以前，我们就发现了它在分子传感方面的强大应用潜力，”JILA 和 NIST 的研究员、科罗拉多大学博尔德分校物理学副教授叶军说。“尽管如此，我们还是花了 20 年时间才使这项技术成熟起来，最终使分子传感具有普遍适用性。” 要理解该团队的技术是如何运作的并不难，事实上所有气体，包括从纯二氧化碳到你吃大蒜后呼出的难闻气体，都带有各种特殊的“指纹信息”。 如果使用跨越多个“光学频率”或颜色的激光器探测这些气体，则气体样品中的分子将以不同的频率吸收这些光。这几乎就像一个窃贼在犯罪现场留下指纹。例如，在之前的一项研究中，Liang和他的同事使用这种激光吸收检测原理来筛选人类呼出的气体样本中是否存在SARS-CoV-2感染的迹象。 频率梳非常适合这种技术，因为与传统激光器不同，它们会同时发射数千到数百万种颜色的光脉冲。（JILA的Jan Hall开创了这些激光器，并因其工作于2005年获得诺贝尔物理学奖）。 但要检测低浓度的分子，这些激光必须穿过数英里或更远距离的气体样本，以便分子能够吸收足够的光。 为了使这种技术具有实用性，科学家们必须在尺寸仅为数英尺的气体容器内实现这样的距离。 “我们用一对高反射率镜子包围气体样品，形成一个'光学腔'，” Liang说。“梳状光现在可以在这些镜子之间反射数千次，从而有效地增加其与分子的吸收路径长度。” 或许这就是目标。在实践中，光学腔很难操作，如果激光与腔体的谐振模式不匹配，激光束就会被弹出。因此，科学家们以前只能在一次性测试中使用窄范围的频率梳光，并且只能检测到窄范围的分子。 在这项新研究中，Liang和他的同事们克服了这一长期存在的挑战。他们提出了一种新技术，并将其命名为调制环形衰减频率梳干涉测量法（Modulated Ringdown Comb Interferometry，简称MRCI，读音为“mercy”）。该团队并没有保持其光学腔的稳定，而是定期改变其大小。反过来，这种晃动使腔体能够接受更宽范围的光谱。然后，该团队利用巧妙的算法成功破解出从腔体中出现的复杂激光强度模型，以确定样品的化学成分。 “我们现在可以使用反射率更高的镜子，并引入光谱覆盖范围更广的频率梳光，”Liang说。“但这仅仅是个开始。使用MRCI我们将可以实现更好的传感性能。 该团队现在正在将其新的气体嗅探器用于人类呼出的气体样本的检测。 “人类呼出的气体样本是最具挑战性的气体样本之一，但确定其分子组成对于其在医学诊断方面的巨大潜力至关重要，”该研究的合著者、叶军实验室的博士生Apoorva Bisht说。 Bisht、Liang和叶军现在正在与科罗拉多大学安舒茨医学园区和科罗拉多儿童医院的研究人员合作，使用MRCI分析一系列呼出气体样本。他们正在研究MRCI是否可以区分出肺炎儿童和哮喘儿童呼出气体样本的不同。同时，该团队还在分析肺癌患者在肿瘤切除手术前后的呼出气体样本的区别，并正在探索该技术是否可以用于慢性阻塞性肺病（COPD）患者的早期诊断。 “在现实世界真实的受试者案例中验证我们的方法将具有极其重要的意义，”叶军说。“通过与科罗拉多大学安舒茨分校的医学同行密切合作，我们致力于充分发挥这项技术在医学诊断方面的全部潜力。”

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发布时间: 2025-04-29

17. 美国国家标准与技术研究院（NIST）重建世界级紫外线校准系统

李晓萌

紫外线（UV）光可能看起来像一个无形的英雄，默默地在我们的医院中消毒，固化我们的指甲油，并杀死我们水中的病原体。但是，我们如何确保它以安全有效的方式使用呢？为了帮助确保每一束紫外线都准确无误地达到目的，近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）重建了其专门的校准实验室，称为紫外光谱比较器设施（UVSCF），行业客户将其紫外线检测设备送至该设施进行精确测量和校准。 紫外线具有广泛的应用。紫外线的杀菌特性使其成为消毒和杀菌的有价值的工具，特别是在医疗保健环境中。它也是对抗水中微生物污染的有效方法，用于饮用水、废水和地表水消毒。房主使用紫外线固化环氧树脂来安装新的厨房台面。在美甲沙龙行业，UV灯箱固化凝胶指甲产品。而且，近年来，新的消费品激增，如紫外线防护服，可以防止不必要的紫外线暴露。需要仔细校准紫外线光源，以确保这些产品按预期工作。 了解紫外光谱 紫外线是不可见的，波长比我们用眼睛看到的光短。根据波长，有三种不同类型的紫外线：UVA、UVB和UVC。波长是指光波峰值与可见光不同颜色之间的距离。虽然NIST的新校准系统满足了这三种需求，但其独特之处在于精确测量200-300纳米范围内的UVC光。 与UVA和UVB相比，UVC光具有更短、更高的能量波长。这使得UVC在杀死细菌和病毒方面非常有效。 NIST研究化学家Cameron Miller表示：“在美国，每年约有10万人死于与医疗保健相关的感染。他们去医院接受治疗，但最终因消毒不足而感染。”。“使用紫外线消毒房间和设备提供了一种潜在的解决方案。” 然而，UVC光也会伤害人体皮肤和眼睛，因此需要谨慎使用。 使用紫外线的组织，从军事和研究机构到大学和工业制造商，都可以使用一种称为紫外线探测器的紧凑型手持设备来检查紫外线光源是否发出适量和强度的光。与任何其他测量仪器一样，这些探测器需要校准，因此用户定期将其打包并发送到NIST的紫外光谱比较器设施。 正如人们可以通过将已知重量的物体放在天平上来校准天平一样，NIST专家通过将探测器暴露在特定的紫外线波长下并将其读数与精确校准的标准探测器进行比较来校准探测器。然后，他们为每个探测器分配校准值。 NIST物理学家Jeanne Houston表示：“我们能够以极高的精度和精确度测量非常短波长的紫外光。”。“紫外光谱的UVC范围是最具挑战性的测量部分，因此达到这种精度是我们在这个领域通常看不到的。” 然后，NIST将探测器退还给客户，客户可以放心使用它来确保其紫外线系统和产品的安全性和有效性。 满足新兴技术的需求 自20世纪80年代末以来，NIST一直维护着一个紫外线校准设施。然而，到2010年代中期，该设施已无法满足紫外线消毒等新兴技术的需求，因为它没有针对消毒所需的关键波长范围进行优化。新冠肺炎大流行使人们对改善和重建该系统产生了新的兴趣。 Houston表示：“新冠肺炎爆发后，紫外线消毒效果显著，我们能够完全重建系统。”。“我们已经实施了大规模的改进，我认为我们的新设施是世界上最好的。”

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发布时间: 2024-08-20

18. 费米国家加速器实验室开设新的QUIET地下量子信息科学实验室

李晓萌

在费米国家加速器实验室地下100米的地方，有一个新的量子传感器和计算研究中心，名为量子地下仪器实验试验台，简称QUIET。费米实验室最近打开了地下实验室的大门，这将使科学家们能够研究与宇宙辐射隔离的量子比特的性能。 作为美国首批专门的地下量子信息科学设施之一，量子信息技术研究所将支持量子信息系统应用的研究和开发。虽然QUIET有许多独特的方面，但要找到一个足够远、足够大的地下空间来容纳这样的设施是很困难的，但与费米实验室现有的基础设施非常匹配。 该项目负责人、费米实验室科学家Dan Baxter表示：“费米实验室之前在建造加速器方面的投资使其成为像QUIET这样的设施的理想地点。”。“现在，科学家们将有机会利用这个地下空间进行更先进的科学研究。” 新的最先进的实验室占地250平方英尺，有一个前室准备室，用于在进入实验室前进行材料清洁和更衣。整个设施的设置都考虑到了清洁度，以最大限度地减少干扰设备的背景源。它有一个稀释冰箱，这是在10mK温度下部署超导量子位所必需的。超导量子位用来控制和读出其量子态的射频电子学目前正在建立中。 QUIET的主要目标是了解伽马射线、X射线、μ介子和β粒子对超导量子位的影响之间的差异。量子计算中使用的超导量子位非常容易与环境相互作用，包括辐射。QUIET将使科学家能够研究从宇宙辐射中分离出来的量子位的性能。 费米实验室新兴技术实验室副主任Panagiotis Spentzouris表示：“我们需要学习如何保护量子位免受宇宙射线和高能粒子的影响，以用于量子计算应用。同时，我们必须深入了解量子位如何对这些影响做出反应，以便优化使用量子位作为传感器。QUIET正是为了做到这一点，我们预计它将在我们推进这些技术的过程中产生重大影响。”。 QUIET是费米实验室量子科学中心的两个配套测试设施之一。由橡树岭国家实验室领导的QSC是美国能源部为支持美国国家量子倡议而设立的五个国家量子信息科学研究中心之一，费米实验室是QSC的主要创始成员。 该设施是作为国家量子计划的一部分建造的。地下空间最初是费米实验室为中微子实验而挖掘的。QUIET的对应实验室LOUD位于地面上，已经运行了一年多。QUIET使用与LOUD相同型号的稀释制冷和电子设备，但具有额外的辐射屏蔽功能。 QSC总监Travis Humble表示：“这是一个相当大的成就，需要大量的幕后工作。”。“QUIET和LOUD将共同允许使用量子传感器进行受控实验，以便在宇宙射线干扰显著减少的环境与地球表面的周围环境之间进行直接比较。” QUIET和LOUD通过QSC提供资金。 费米国家加速器实验室得到美国能源部科学办公室的支持。

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发布时间: 2024-07-26

19. 计量合作项目在保护地球脆弱的臭氧层方面取得进展

李晓萌

制定第一个计量框架，以评估宇宙射线和人类活动对臭氧层的影响 欧盟成员国及其他国家面临的最重大但尚未探索的生态挑战之一是日益加剧的大气电离对人类和环境健康的影响。这是由地外辐射、宇宙射线和太阳紫外线辐射引起的，并由人为排放物推动。 计量合作伙伴项目《地球生物圈计量：宇宙射线、紫外线辐射和臭氧屏蔽的脆弱性》（21GRD02，生物圈）旨在开发必要的工具、方法和测量基础设施，以评估宇宙射线和生物活性紫外线辐射对地球生物圈的相互影响。这项工作将为欧盟政策制定者提供科学评估和信息，这些评估和信息有可能大幅改善气候、健康和人为排放活动方面的政策。 首次对乙醇进行测量 首次在30–800 eV的能量范围内对电子在乙醇上的弹性散射进行了理论和实验相结合的研究。乙醇是气候物理学领域目前最有前途的可再生能源之一，可以由各种植物材料制成。由于其较低的全球变暖潜力，这种生物燃料正在越来越多地取代传统的化石燃料。 然而，乙醇作为能源载体的使用越来越多，导致地球大气中挥发性有机化合物的浓度上升。由初级和次级宇宙射线引发的这些化合物的电子碰撞诱导的离解过程可以导致活性物质的产生，这可能会影响高层大气中的臭氧平衡。为了对这些过程进行定量描述，需要乙醇的全面电子相互作用横截面，并且由新的测量提供。 这些项目结果“Combined experimental and theoretical study on the elastic electron scattering cross sections of ethanol”已发表在《European Physics Journal》期刊上。 PTB的项目协调员Faton Krasniqi说： “随着一系列实验的成功进行，该项目正在收集数据，以量化宇宙和紫外线场对大气分子碎片和人体细胞生物损伤的影响。这些数据将使我们能够评估和扩展这些综合场如何影响臭氧动力学以及急性和慢性健康影响的相关潜力的现有知识。 将电子散射数据应用到空间在大气中传播的模拟代码中，可以提高自由基、离子和缓慢的电子产生率，从而可以估计宇宙射线模型与光化学模型在消耗臭氧层方面的有效性。” 该计量伙伴关系项目得到了欧洲计量伙伴关系的资助，由欧洲联盟地平线欧洲研究与创新计划和参与国共同资助。

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发布时间: 2024-01-24

20. 英国布里斯托尔大学研究人员在硅片上开发了世界上最小的量子光探测器

李晓萌

近日，英国布里斯托尔大学的研究人员通过将世界上最小的量子光探测器集成到硅片上，在量子技术的缩放方面取得了重要突破。 20世纪60年代，科学家和工程师首次能够将晶体管小型化到廉价的微芯片上，这是开启信息时代的关键时刻。 现在，布里斯托尔大学的学者首次证明了将比头发还小的量子光探测器集成到硅片上，使人们离使用光的量子技术时代又近了一步。 大规模生产高性能电子和光子学是实现下一代先进信息技术的基础。研究如何在现有的商业设施中制造量子技术是世界各地的大学研究和公司正在进行的一项国际努力。 事实证明，量子计算能够大规模制造高性能量子硬件至关重要，因为即使是一台机器也需要大量的组件。 为了实现这一目标，布里斯托尔大学的研究人员展示了一种量子光探测器，它是在一个电路尺寸为80微米乘220微米的芯片上实现的。 至关重要的是，体积小意味着量子光探测器可以很快，这是解锁高速量子通信和实现光量子计算机高速运行的关键。 使用已建立的和商业上可获得的制造技术有助于尽早融入传感和通信等其他技术。 领导这项研究的量子工程技术实验室主任Jonathan Matthews教授解释道：“这些类型的探测器被称为零差探测器，它们在量子光学的应用中随处可见。”。“它们在室温下工作，你可以在极其敏感的传感器中使用它们进行量子通信，比如最先进的引力波探测器，而且有量子计算机的设计会使用这些探测器。” 2021年，布里斯托尔团队展示了将光子学芯片与单独的电子芯片连接可以提高量子光探测器的速度——现在有了单个电子光子集成芯片，该团队将速度进一步提高了10倍，同时将占地面积减少了50倍。 虽然这些探测器速度快、体积小，但它们也很灵敏。 作者Giacomo Ferranti博士解释道：“测量量子光的关键是对量子噪声的敏感性。”。“量子力学是所有光学系统中微小的基本噪声的来源。这种噪声的行为揭示了系统中传输的量子光的种类，它可以确定光学传感器的灵敏度，并可用于数学重建量子态。在我们的研究中，重要的是要证明，使探测器更小、更快并不会阻碍其测量量子态的灵敏度。” 作者指出，在将其他颠覆性量子技术硬件集成到芯片规模方面，还有更令人兴奋的研究要做。有了这种新的探测器，效率需要提高，在许多不同的应用中试用这种探测器还有很多工作要做。 Matthews教授补充道：“我们用一个商业上可获得的代工厂建造了探测器，以使其应用更容易获得。虽然我们对一系列量子技术的影响感到非常兴奋，但至关重要的是，我们作为一个社区，要继续应对量子技术可扩展制造的挑战。如果不能证明量子硬件的真正可扩展制造，量子技术的影响力和好处将受到延迟和限制。” 论文信息：“A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector” by Joel F Tasker, Jonathan Frazer, Giacomo Ferranti, and Jonathan C. F. Matthews in Science Advances（https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk6890）。

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发布时间: 2024-07-06

21. 美国费米国家加速器实验室为橡树岭加速器升级完成了一套独特的磁铁设计

李晓萌

2016年8月，Dave Harding收到一封电子邮件。美国能源部橡树岭国家实验室需要磁铁来升级粒子加速器。这些不是你通常的冰箱磁铁：橡树岭的科学家们正在寻找大型、专门制造的、独一无二的磁铁，这些磁铁对控制粒子加速器的光束至关重要。为了制造这些磁铁，橡树岭联系了美国能源部的费米国家加速器实验室。领导加速器支持小组的费米实验室资深科学家Harding接手了这个项目。 Harding说：“他们来找我们是因为费米实验室在设计和制造磁体方面的专业知识。”。“这是一个引人入胜的挑战，因为橡树岭需要一些特殊的东西。” 费米实验室在美国能源部系统中占有特殊地位，经常导致与其他国家实验室的合作：费米实验室擅长设计、制造和测试用于操纵、弯曲和以其他方式操纵粒子束的磁体。 自最初提出请求以来，Dave Harding和另一位费米实验室科学家Thomas Strauss与费米实验室的磁体系统部门合作，领导了三种定制磁体的设计和制造。它们用于橡树岭的质子功率升级到其散裂中子源。 橡树岭加速器物理学家Nick Evans说：“这三块磁铁正处于SNS的核心，也是我们第一次必须正确升级的关键部分。”。“我们知道费米实验室拥有设计和制造这些复杂的一次性设备的所有专业知识，以及充分利用这种合作关系所需的合作精神。如果没有他们的贡献，我们就不会有今天的成就。” 快速粒子 SNS是一种粒子加速器，可以为研究创造大量中子。Harding说：“它的目的是将质子撞击到目标上，产生大量中子，然后可以用来研究各种科学学科感兴趣的材料和结构的性质。”。 SNS由四个主要部分组成，从一个线性加速器开始，该加速器推动带负电的氢离子（一个质子和两个电子）的高强度束。然后，一系列被称为菊苣的四个磁铁将入射光束引导到累积器环中循环光束的路径上，同时一层薄箔将电子从质子上剥离。第三，质子在积聚环中循环，直到它们准备好向目标发射，最后，当被质子束轰击时，目标释放出所需的中子。 质子功率升级项目旨在将质子束撞击目标的功率提高一倍，以产生更多中子，推动研究向前发展。为了实现这一目标，橡树岭将使H负离子离开线性加速器时的能量增加30%，并增强线性加速器，使其在每个脉冲中多处理50%的粒子。 线性加速器的改进意味着H减束的能量将超过目前的菊苣磁铁系统所能处理的能量。 Harding说：“注入环就像合并到一个州际公路上。”。“你想在不干扰现有车辆的情况下继续给车辆供电。随着电源升级，系统将以更快的速度运行。如果你的原始设计在入口处有一个相当大的转弯——砰！” 升级后的菊苣磁铁需要更长的时间才能更平稳地融合更高能量的粒子。这需要精确而强大的磁铁。解决方案：费米实验室团队设计和制造的磁铁。 特殊要求 橡树岭升级团队对磁铁有特定的要求，这使得设计在技术上具有挑战性。SNS加速器系统从H-负离子开始，但随后将它们转化为质子，将它们合并到存储环中。这意味着电子必须被去除，剥离必须发生在将粒子从线性加速器引导到累积环的磁体内。解决方案：在菊苣磁铁系统内放置一个薄箔过滤器，将电子从质子上敲下来。 然而，在这个过程中被释放的电子带来了挑战。 Harding说：“如果你不引导电子，它们会以非常紧密的螺旋状返回，并撞回箔中，导致其更快地退化。”。费米实验室的团队必须设计磁铁，以便将电子从箔上引导开。“这是一个严重的三维挑战。这意味着磁铁的顶部和底部必须彼此不同。” 橡树岭的室温磁铁形状像字母C。导电的铜线缠绕在结构的中心，铁磁极之间有一个间隙，相互靠近。这种形状将磁场集中在该间隙中，并允许轻松进入磁体内部。 费米实验室制造的磁铁是彼此不对称的图像。在一个磁体中，C的上半部小于下半部，第二个磁体是第一个磁体的翻转版本。 该团队还为橡树岭系统设计并制造了第三块磁铁。尽管菊苣中的薄箔从束中的质子中剥离了大部分电子，但一些H负离子会完好无损地通过过滤器。如果有任何电子留在质子上，粒子将从束的其余部分获得错误的电荷；它将不会与梁的其余部分一起被引导到蓄能器环中。第三块磁铁的作用是作为这些粒子的出口。 把它们放在一起 2023年2月，Dave Harding将橡树岭磁铁项目的领导权移交给了费米实验室加速器支持小组的组长Strauss。此外，该项目最近获得了一位新的首席工程师Sherry Baketz，并将接替退休的技术人员。 尽管在培养新员工方面面临挑战，但该团队在2023年4月前建造了两个所需的菊苣磁铁，并于8月将所有三个磁铁运到橡树岭。它们在秋天被安装在SNS隧道中。 Baketz说：“我与技术人员密切合作，寻找简化流程的方法。”。“结果真的很好。橡树岭在他们需要磁铁之前就有了磁铁，而且它们很管用！” 该项目的最后一步目前正在进行中；一个备用的菊苣磁铁和线圈系统将于本月运往橡树岭。 Baketz说：“当我们真正制造磁铁和线圈，只是实际的生产工作时，这是最令人兴奋的。”。“你一开始什么都没有，最后得到的是整个磁铁。这就是我喜欢成为一名机械工程师的原因——把概念变成现实。” 一个谜 在将磁铁送往橡树岭之前，来自测试和仪器部的费米实验室团队对磁铁进行了详细测量，并确保它们符合所有要求的规格。 前T&I部门负责人、现任磁铁测试支持小组负责人Mike Tartaglia表示：“橡树岭对该项目的审查对我们所做的工作给予了高度赞扬。”。 与此同时，T&I团队注意到了一些具有科学意义的东西。 “我们测量了所有三块磁铁，”塔尔塔利亚说。“对于第一块磁铁，我们进行了一些初步测量，以检查磁场分布是否正确。我们发现一些区域的磁场与模型模拟的磁场不完全相同。” 尽管他们发现的偏差不会影响橡树岭的横梁，但对塔尔塔利亚来说，它们仍然是一个有趣的谜。 “我对这些偏差可能是什么有一些想法。我很高兴能够分析测试数据，并了解与模型相比的这种轻微异常。” 未来的合作 随着该项目的结束，Magnets系统部已开始考虑与橡树岭和其他美国能源部国家实验室的下一步合作。 Harding说：“我们目前正处于橡树岭第二目标站项目的早期阶段。”。该项目将在SNS中添加第二个中子源，该中子源将产生高亮度冷中子。“在那里，挑战是不同的，但它们是有趣的磁铁；它们可能是两倍大，大约两米高。” 费米实验室的磁体团队还与其他实验室合作，包括美国能源部的SLAC国家加速器实验室和欧洲核子研究中心实验室。 “橡树岭是一个很好的合作伙伴，”施特劳斯说，他将管理未来的磁铁合作。“与其他实验室的人一起工作总是很好的，因为他们有着非常相似的心态，但你有不同的能力。我们即将为其他国家实验室开展一些工作，因为费米实验室在DOE系统中拥有制造这些非常规磁体的专业知识。” 散裂中子源的质子功率升级项目由美国能源部科学办公室的基础能源科学项目资助。

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发布时间: 2024-02-29

22. 美国国防部发布“微电子共同体”（Microelectronics Commons）2024财年项目征集，以促进美国微电子创新

李晓萌

作为实施《芯片和科学法案》和拜登总统投资美国议程的一部分，美国国防部近日宣布了“微电子共同体”（Microelectronics Commons）2024财年项目征集（CFP），该呼吁向支持国内微电子原型设计和制造的项目提供高达2.8亿美元的资金，建设可持续的国产微电子途径。Commons CFP强调国防部专注于向作战人员提供先进技术，并发展美国微电子制造业，以增强美国的军事技术优势。国防部预计项目奖励将在2024财年第三季度进行。 美国国防部副部长Kathleen Hicks于今年9月宣布了八个Microelectronics Commons区域创新中心，其任务是将实验室原型发展为制造原型，并加强半导体劳动力。目前，中心内有380多个组织，其中100多个是学术机构，分布在35个州、哥伦比亚特区和波多黎各。 分配给Commons的20亿美元总资金将用于六个技术领域：安全边缘/物联网（IoT）计算；5G/6G技术；人工智能硬件；量子技术；电磁战；以及商业领先技术。

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发布时间: 2024-01-24

23. 美国国家科学基金会（NSF）通过其“量子信息科学与工程扩展能力”（ExpandQISE）项目投资3900万美元，以支持美国更多机构发展量子研究活动

李晓萌

近日，美国国家科学基金会（NSF）通过其“量子信息科学与工程扩展能力”（ExpandQISE）项目投资3900万美元，以帮助美国更多机构发展量子研究活动。这笔投资将资助23个研究项目，旨在在量子计算、传感器和材料等领域开辟新天地。这笔资金将通过研究密集型机构已建立的QISE项目与寻求建立量子研究和开发基础设施的机构即将推出的项目之间的伙伴关系，直接支持研究、培训和教育活动。 美国国家科学基金会主任Sethuraman Panchanathan表示：“保持我国在量子信息科学领域的全球领先地位，要求我们吸引来自每个美国社区的全方位人才。”。“NSF ExpandQISE计划同时加强了量子劳动力，并投资于科学技术进步，这将成为量子未来的基础。” 美国国家科学基金会制定了ExpandQISE计划，以支持“2018年国家量子倡议法案”中概述的优先事项，该法案的颁布是为了加快量子研究和开发，以促进美国的长期经济和国家安全。ExpandQISE旨在通过减少参与障碍，增加从事量子研究的美国机构的多样性和广度，加快以量子为重点的研究。 这23项新拨款将为美国众多高等教育机构的教职员工提供支持，其中包括： ·七个州参与了NSF的“激励竞争研究计划”，该计划侧重于历史上获得的联邦研究资金较少的领域。 ·19所学院或大学被归类为新兴研究机构，即拥有既定本科或研究生课程但每年联邦支持的研究支出低于5000万美元的机构。 ·七所少数族裔服务机构，包括四所历史悠久的黑人学院和大学以及三所西班牙裔服务机构。 ExpandQISE通过两个独立的轨道提供奖项。Track 2为研究团队提供更大的奖励。Track 1为个人研究人员提供较小的奖励。 ExpandQISE track 2奖项（五年内最高500万美元） ·在佛罗里达农业与机械大学开发量子信息科学与工程研究和教育项目。 ·整合量子未来的研究和教育途径：北亚利桑那大学QISE教育自旋声子量子态的合成、控制和读出。 ·佛罗里达农业与机械大学量子流体和固体作为量子科学与工程平台。 ·南达科他矿业与技术学院用于量子通信的紧凑、高效纠缠光子对生成的2D材料、异质结构和超表面。 ·布林莫尔学院量子材料与传感研究与教育中心。 ExpandQISE track 1奖项（三年内最高80万美元） ·迈阿密大学用于量子计量的明亮、高度偏振压缩光束。 ·田纳西大学查塔努加分校通过在商业量子网络上的八个节点之间创建多方纠缠来演示海森堡标度的分布式量子传感。 ·伍斯特理工学院量子云系统和网络支持的教育和研究。 ·北卡罗来纳州立农业技术大学为量子信号转导和通信设计的混合磁共振工程定制模式。 ·在纽约市立大学亨特学院探索持久自旋螺旋和缺陷自旋量子比特之间的量子信息交换相互作用。 ·加州大学默塞德分校通过自旋翻转Bethe-Salpeter方程方法计算量子缺陷的第一性原理。 ·罗德岛大学用于模块化量子信息处理的混合固态量子比特系统。 ·密苏里大学圣路易斯分校将单分子集成到二维材料中，以实现量子器件。 ·杰克逊州立大学少数族裔参与者量子传感研究和教育合作。 ·圣路易斯大学用于推进量子比特平台的量子材料微波谐振探头。 ·北达科他大学相对论量子化学的量子算法。 ·圣地亚哥大学柔性光场中玻色-爱因斯坦凝聚体的量子模拟。 ·罗切斯特理工学院量子编译：通过输入自适应和机器学习提高性能和可扩展性。 ·罗德岛大学量子近似优化算法中的量子关联及其实现。 ·克拉克森大学量子行走在算法和协议设计中的优势。 ·北达科他大学用于量子传感和网络的光谱多路复用光子对源。 ·Rowan大学用于量子传感的强相关分子量子比特。 ·查尔斯顿学院量子材料中的拓扑声子动力学和控制。

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发布时间: 2024-10-20

24. NIST紧凑型芯片为通信、导航和其他应用提供精密授时

李晓萌

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）及其合作者在授时技术方面取得了微小但强大的进步：紧凑型芯片可以将光无缝转换为微波。该芯片可以提高GPS、电话和互联网连接的质量、雷达和传感系统的准确性，以及其他依赖高精度授时和通信的技术。 这项技术减少了授时抖动，即微波信号授时的微小随机变化。类似于音乐家试图在音乐中保持稳定的节拍，这些信号的授时有时会有点波动。研究人员将这些授时波动减少到了一秒钟的极小部分，准确地说是15飞秒，这比传统的微波源有了很大的改进，使信号更加稳定和精确，从而提高了雷达的灵敏度，模数转换器的准确性和望远镜组拍摄的天文图像的清晰度。 该团队的研究结果发表在《Nature》期刊上（Igor Kudelin et al. Photonic chip-based low noise microwave oscillator. Nature. Published online March 6, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07058-z）。 在微波上发光 此次演示的与众不同之处在于产生这些信号的组件的紧凑设计。研究人员首次将曾经是桌面大小的系统缩小为一个紧凑的芯片，与数码相机存储卡的大小大致相同。在小范围内减少授时抖动可以减少功耗，并使其在日常设备中更可用。 目前，这项技术的几个组件位于芯片之外，研究人员正在测试它们的有效性。该项目的最终目标是将所有不同的部件，如激光器、调制器、探测器和光放大器，集成到一个芯片上。 通过将所有组件集成到一个芯片上，该团队可以减少系统的尺寸和功耗。这意味着它可以很容易地集成到小型设备中，而不需要大量的能量和专业培训。 NIST物理科学家Frank Quinlan说：“目前的技术需要几个实验室和许多博士学位才能产生微波信号。”。“这项研究的很大一部分是关于我们如何利用光信号的优势，缩小组件的大小，让一切都更容易获得。” 为了实现这一点，研究人员使用了一种半导体激光器，它可以作为一个非常稳定的手电筒。他们将激光的光引导到一个被称为参考腔的微小镜盒中，这个镜盒就像一个微型房间，光线在这里反射。在这个空腔内，一些光的频率与空腔的大小相匹配，从而使光波的波峰和波谷完美地贴合在壁之间。这导致光在这些频率下积累功率，用于保持激光器的频率稳定。然后，使用一种名为频率梳的设备将稳定的光转换为微波，该设备将高频光转换为较低音调的微波信号。这些精确的微波对导航系统、通信网络和雷达等技术至关重要，因为它们提供了准确的授时和同步。 Quinlan说：“我们的目标是让所有这些部分在一个平台上有效地协同工作，这将大大减少信号的损失，并消除对额外技术的需求。”。“这个项目的第一阶段是展示所有这些单独的部分协同工作。第二阶段是将它们放在芯片上。” 在GPS等导航系统中，信号的精确授时对于确定位置至关重要。在移动电话和互联网系统等通信网络中，多个信号的准确授时和同步确保了数据的正确传输和接收。 例如，同步信号对于繁忙的蜂窝网络处理多个电话呼叫非常重要。这种信号的精确及时对齐使蜂窝网络能够组织和管理来自多个设备（如手机）的数据传输和接收。这确保了多个电话呼叫可以同时通过网络进行，而不会出现显著的延迟或掉线。 在用于探测飞机和天气模式等物体的雷达中，精确的授时对于准确测量信号反弹所需的时间至关重要。 Quinlan说：“这项技术有各种各样的应用。例如，天文学家在对黑洞等遥远的天文物体进行成像时，需要非常低噪声的信号和时钟同步。”。“这个项目有助于将这些低噪声信号从实验室中取出，交到雷达技术人员、天文学家、环境科学家和所有这些不同领域的手中，以提高他们测量新事物的灵敏度和能力。” 共同努力实现共同目标 创造这种技术进步并非易事。科罗拉多大学博尔德分校、美国国家航空航天局喷气推进实验室、加州理工学院、加州大学圣巴巴拉分校、弗吉尼亚大学和耶鲁大学的研究人员共同实现了这一共同目标：彻底改变我们如何利用光和微波进行实际应用。 昆兰说：“我喜欢把我们的研究比作一个建筑项目。有很多活动部件，你需要确保每个人都得到协调，这样水管工和电工才能在正确的时间出现在项目中。”。“我们合作得非常好，使事情向前发展。” Quinlan说，这种合作努力强调了跨学科研究在推动技术进步方面的重要性。

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发布时间: 2024-04-18

25. Quantinum公司关于非阿贝尔拓扑顺序的研究发表在《Nature》期刊上

李晓萌

去年，Quantinuum领导的一个科学家团队宣布，他们能够在量子处理器中实现并控制一种被称为非阿贝尔拓扑秩序的物质状态。该团队在预印本文献库ArXiv上发表了他们的研究结果，概述了他们是如何实现许多专家认为遥远的进步的——如果可能的话——以及科学家们希望这可能是朝着彻底改变我们处理量子计算的方式迈进的。 这一进展现在已经在《Nature》期刊上进行了正式的同行评审，标志着科学进程中又迈出了重要一步，甚至可能是探索容错量子计算机的重要一步。容错量子计算机是一种可以以前所未有的精度和效率处理操作的量子设备。 该团队写道：“我们的关键发现是，非阿贝尔拓扑序可以通过实验以与表面码等阿贝尔态相当的高保真度制备。”。“非阿贝尔态是理论上已知存在的最复杂的纠缠量子态之一，有望用于新型量子信息处理。它们的实现证明了量子器件的快速发展，并提出了几个新问题。” 什么是非贝利拓扑序，为什么它很重要？ 非阿贝尔拓扑秩序是一种复杂而难以捉摸的物质状态，其特征是其独特的准粒子，称为任意子，具有非凡的能力来记住它们交换的序列。这些任意论的激发不仅仅是科学上的好奇心；科学家们相信，它们可以作为构建量子计算机的基石，这些计算机可以在不屈服于困扰当前量子系统的错误的情况下运行。 科学家们使用Quantinum的H2捕获离子量子处理器进行了这项研究，他们成功地建立了一个非常基本的（最低能量或基态）量子系统，使用27个量子比特或量子位，以一种称为戈姆晶格的特定几何模式排列。这种设置展示了一种特殊的组织——称为D4拓扑序——它非常稳定，具有强大的量子计算应用潜力。可以将其视为使用上述遵循量子力学规则的构建块来创建一个复杂而稳定的结构。这将为以传统计算机无法实现的方式存储和操作信息提供新的可能性。 每个站点的保真度超过98.4%，与更熟悉的阿贝尔态不相上下，这是一个令人印象深刻的数字。例如表面代码，传统上以其鲁棒性和容错性而闻名。 科学家们描述了他们的方法，称“通过在时空中沿着波罗米环创建和移动任意子，任意子干涉测量法检测到一个本质上非阿贝尔编织过程。” 需要创新技术 研究人员指出了非Abelian的反直觉性质，以及在量子系统中使用创新技术来操纵它们的必要性。该团队还展示了在环面周围隧穿这些非阿贝尔的能力，揭示了所有22个基态和一个带有单个任意子的激发态——这是非阿贝尔拓扑秩序的标志。 根据这篇论文，本实验中使用的D4模型需要一个用于状态切换的线性深度电路，这为增强对位翻转噪声的抵抗提供了有趣的可能性。比特翻转是一个让量子科学家头疼的小故障。它指的是一种错误量子位，它应该处于0或1状态，但由于系统中的外部干扰或缺陷，意外地被翻转到相反的状态，即从0到1或从1到0。 研究人员补充道，该实验不需要哈密顿设置中通常需要的稳定策略。 展望未来，研究人员设想通过创新的方法来稳定这些状态，例如重复测量特定方程和任意子的战略配对。这种方法可以进一步提高量子系统的容错能力，突破量子计算的极限。

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发布时间: 2024-04-18

26. 中国科大发展关联量子传感技术实现点缺陷的三维纳米成像

李晓萌

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在量子精密测量领域取得重要进展，提出基于信号关联的新量子传感范式，实现对金刚石内点缺陷的高精度成像，并实时观测了点缺陷的电荷动力学。这项研究成果以“Correlated sensing with a solid-state quantum multisensor system for atomic-scale structural analysis”为题，于1月5日在线发表在《Nature Photonics》上。 最近二十多年时间里，量子传感的发展已经使得很多物理量的测量技术取得了革命性的进展。比如基于纳米尺度的金刚石氮-空位色心量子传感器有望实现单分子的结构解析（杜江峰院士团队前期工作：Nature Physics 10, 21 (2014); Science 347, 1135 (2015); Nature Methods 15, 697 (2018)）。以磁测量为例，当前实现结构解析的量子传感范式需要对标记的自旋探测目标进行量子操控。然而自然界中的很多物理现象既不包含自旋也无法直接操控，如半导体中的电荷动力学导致的随机电报信号等。更重要的是，当多个探测对象信号重叠相互干扰，单个量子传感器将无法对信号进行有效提取与分析。 为此本工作提出了一种新的量子传感范式，即利用多个量子传感器之间的信号关联，提升对复杂对象的解析能力和重构精度。研究团队基于自主发展的氮-空位色心制备技术，可控制备出相距约200纳米的三个氮-空位色心作为量子传感系统，通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。 金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，材料中点缺陷的电荷动力学会带来随机的电场噪声。本工作中，利用金刚石氮-空位色心激发态的直流斯塔克效应来实现对电场的传感。当某个点缺陷的电荷状态发生改变时，三个氮-空位色心可以同时探测到因电荷变化而引起的电场变化。利用三个色心间电场同时变化的关联特征，可以从杂乱无章的涨落电场中解析出每个点缺陷对应的电场。并且由于每个点缺陷和三个氮-空位色心的相对空间位置不同，就可以根据每个氮-空位色心所感受到的电场方向和大小的不同，来精确定位出点缺陷的空间位置。使用这种类似于卫星定位的量子定位技术，研究团队成功对微米范围内16个点缺陷进行了定位，定位精度最高达到1.7纳米。基于这种关联分辨和精确定位的能力，研究团队还实现了对每个点缺陷电荷动力学的原位实时探测，为研究体材料内部点缺陷的性质提供了新的方法。 这一成果展示了基于量子技术的超高灵敏度缺陷探测，可对0.01ppb级别的缺陷浓度（一千亿个正常原子中出现一个缺陷）进行探测。这要比目前最灵敏方法的探测极限提升两个量级以上，有望为当前十纳米以下芯片中的缺陷检测提供一种强有力的技术手段。 中国科学院微观磁共振重点实验室特任副研究员季文韬、博士研究生刘昭昕与郭宇航为本工作共同第一作者，杜江峰院士、王亚教授为共同通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院、科技部和安徽省的资助。 论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-023-01352-4

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发布时间: 2024-01-24

27. 日本冈山大学的研究人员开发出可用于生物成像和量子传感应用的高品质纳米金刚石

张宇

近日，日本冈山大学的研究人员新开发的纳米金刚石在生物成像应用中展现出强荧光效果和高质量的自旋特性。研究人员开发了具有氮空位（NV）中心的纳米金刚石传感器，为量子传感和生物成像提供了卓越的亮度和自旋特性。这些纳米金刚石的性能超越了现有商业产品，运行所需的能量减少了20倍，保持量子态的时间延长了11倍。对磁场和温度的灵敏度增强，可实现精确的探测应用，包括疾病检测、电池分析和电子产品的热管理，这标志着纳米技术驱动的量子传感在生物和工业创新方面取得了重大进展。 量子传感是一个快速发展的领域，它利用粒子的量子态（如叠加、纠缠和自旋态）来检测物理、化学或生物系统的微小变化。一种很有前途的量子纳米传感器是配备氮空位（NV）中心的纳米金刚石（NDs）。这些中心是通过在金刚石结构中用氮替代碳原子靠近晶格空位来创建的。当被光激发时，氮空位（NV）中心会发射出保持稳定自旋信息的光子，并且对磁场、电场和温度等外部影响敏感。这些自旋态的变化可以通过光学探测磁共振（ODMR）来检测，ODMR可以测量微波辐射下的荧光变化。具有NV中心的NDs具有生物相容性，并且可以设计成与特定的生物分子相互作用，使其成为生物传感的宝贵工具。然而，用于生物成像的NDs通常比大块金刚石具有更低的自旋质量，导致测量的灵敏度和准确性降低。 日本冈山大学的研究人员在近期的研究中取得了突破性进展，开发出亮度足以用于生物成像的纳米金刚石传感器，其自旋特性可与大块金刚石相媲美。该研究由冈山大学的研究教授Fujiwara领导，与住友电气公司和美国国立量子科学技术研究所合作完成。 “这是具有极高质量自旋的量子级NDs的首次演示，标志着该研究领域期待已久的突破性进展。这些NDs具有量子生物传感和在其他高级应用中备受追捧的特性，“Fujiwara教授说。 目前用于生物成像的纳米金刚石传感器（NDs）面临两个亟待解决的问题：首先，高浓度的自旋杂质会扰乱氮空位（NV）的自旋态；其次，是表面的自旋噪声，会对自旋态的稳定性造成更加严重的影响。为了克服这些挑战，研究人员专注于生产杂质极少的高质量金刚石。他们培育出富含99.99%的12C碳原子的单晶金刚石，然后引入一定量的氮（30-60ppm）以创建约1ppm的NV中心。最后将金刚石粉碎成纳米金刚石并悬浮在水中。 新培育出的纳米金刚石平均尺寸为277纳米，并含有0.6-1.3ppm的负电荷NV中心。它们呈现出强烈的荧光效果，光子计数率高达1500kHz，这使其非常适用于生物成像应用。与目前市场上的大型纳米金刚石相比，这些新培育出的ND呈现出更强的自旋特性。它们仅需要减少了10-20倍的微波功率即可获得3%的ODMR对比度，并减少了峰分裂，表现出明显更长的自旋弛豫时间（T1 = 0.68 ms，T2 = 3.2 μs），比Ib型ND长6到11倍。这些改进表明ND具有稳定的量子态，可以用低微波辐射准确的检测和测量，从而最大限度地降低微波诱导细胞毒性的风险。 为了评估它们在生物传感方面的潜力，研究人员将ND引入HeLa细胞，并使用ODMR实验测量了其自旋特性。实验中的ND足够亮，可以被清晰地观测，并且尽管受到布朗运动（细胞内纳米金刚石的随机运动）的一些影响，仍然产生了狭窄、可靠的光谱。此外，ND 能够检测到微小的温度变化。在大约300K到308K的温度下，ND表现出不同的振荡频率，呈现出0.28K/√Hz的温度敏感性，明显优于裸露的Ib型ND。 凭借这些先进的传感能力，该传感器在各个领域都具有多种应用潜力，从用于早期疾病检测的细胞生物传感到监测电池健康，以及提高能源效率电子设备的热管理和性能。“这些进步有可能改变医疗保健、技术和环境管理，提高生活质量，并为未来的挑战提供可持续的解决方案，”Fujiwara教授说。 该项目的研究成果已于2024年12月16日发表在《ACS Nano》期刊中。（DOI: 10.1021/acsnano.4c03424）

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发布时间: 2025-02-11

28. 日本产业技术综合研究所（AIST）等机构研究人员共同提出了能够控制多个量子比特的超导电路，并成功验证了电路工作原理

李晓萌

近日，日本产业技术综合研究所（AIST）量子AI融合技术商务开发全球研究中心竹内尚辉主任研究员，为了加速大规模超导量子计算机的开发，与国立大学法人横滨国立大学吉川信行教授、山荣大树特任教员（研究当时）、国立大学法人东北大学山下太郎教授、日本电气株式会社山本刚主席研究员共同提出了能够控制多个量子比特的超导电路，并成功验证了电路工作原理。 为了实现实用的量子计算机，需要控制在极低温下运行的大量量子比特的状态，据说所需的量子比特数为100万个。现有的量子计算机将室温下产生的每一个微波信号用不同的电缆传输到极低温下的量子比特。这需要连接室温和极低温的大量电缆，因此可控制的最大量子比特数限制在1000个左右。 这次，通过多路复用微波，提出了一条电缆可以控制多个量子比特的超导电路，在液氦中（绝对温度4.2K）成功验证了其原理。如果这个技术被实用化，由于能提高到以前的1000倍左右微波的传输路径的密度，能飞跃性地增加在极低温下能控制的量子比特数。这将加速大规模量子计算机的开发。 该研究成果将于2024年6月3日（伦敦时间）在《NPL Quantum Information》期刊上发表（DOI：10.1038/s41534-024-00849-2）。

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发布时间: 2024-07-06

29. 中国科大实现稳定度和不确定度均优于5E-18的锶原子光晶格钟

李晓萌

中国科大潘建伟、陈宇翱、戴汉宁等组成的研究团队，成功研制了万秒稳定度和不确定度均优于5×10-18（相当于数十亿年的误差不超过一秒）锶原子光晶格钟。根据公开发表的数据，该系统不仅是当前国内综合指标最好的光钟，也使得我国成为继美国之后第二个达到上述综合指标的国家。该成果对未来实现远距离光钟比对、建立超高精度的光频标基准和全球性光钟网络奠定了重要的技术基础。相关成果于1月12日发表于国际计量领域重要学术期刊《计量学》。 目前，最先进的光钟比国际上用于秒定义的微波喷泉钟的精度高出了两个数量级以上。正是基于量子精密测量技术的发展，第二十七届国际计量大会通过了“关于秒的未来重新定义”的决议，计划于2026年提出关于利用光钟重新定义国际单位制（SI）“秒”的具体路线，并将在2030年做出最终决定。为了推动基于光钟的新一代秒定义，要求至少3个不同实验室的光钟不确定度优于2×10-18，并通过光学链路或移动光钟实现优于5×10-18的频率比对精度。 研究团队近年来在基于光晶格的超冷原子量子模拟方面开展了卓有成效的工作，已先后在《自然》和《科学》发表了9篇论文，为发展高精度的光晶格钟奠定了必要的技术基础。在该工作中，研究团队实现了锶原子（87Sr）的激光冷却，并将其束缚在长寿命的一维光晶格中，利用一束预先锁定到超稳腔的超稳激光来探寻锶原子钟态跃迁，并实现了光钟闭环运行。通过两套独立的锶原子光晶格钟（Sr 1和Sr 2）进行了频率比对测量，得到单套光钟的稳定度在10000秒积分时间被达到了4×10-18，在47000秒达到了2.1×10-18，整体达到了5.4×10-16/sqrt(τ)，τ是积分测量的时间。在此基础上，研究团队还对Sr 1光钟的系统频移因素开展了逐项评定，最终得到其系统不确定度为4.4×10-18相当于72亿年仅偏差1秒。上述性能指标表明该光钟系统已部分满足“秒”重新定义的要求。 该研究工作提升了我国原子光频标的性能指标，结合潘建伟、张强、姜海峰、彭承志等前期实现的万秒稳定度优于4×10-19的百公里自由空间高精度时间频率传递 [Nature 610, 661 (2022)]，为下一步建立远距离光钟比对（如 Sr/Yb, Sr/Ca+）奠定了坚实基础，对未来构建新一代全球时间基准乃至提供引力波探测、暗物质搜索的新方法等具有重要价值。 该研究工作得到了科技部、安徽省、上海市、自然科学基金委、中国科学院和新基石科学基金会等的资助。

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发布时间: 2024-03-01

30. 美国商务部宣布任命美国国家人工智能咨询委员会（NAIAC）的4名新成员

李晓萌

近日，美国商务部长Gina Raimondo宣布任命4名新专家加入国家人工智能咨询委员会（NAIAC），该委员会就一系列与人工智能（AI）有关的问题向总统和白宫提供建议。 该委员会成立于2022年，就美国人工智能竞争力现状、人工智能科学现状和人工智能劳动力问题等主题提出建议。该委员会还负责就该倡议本身的管理和协调提供咨询，包括其活动和资金平衡。 Raimondo部长表示：“在学术界、工业界、非营利组织和民间社会中，增强我们国家在人工智能领域的顶尖人才的能力，是负责任地开发和部署这一代定义技术的基础。这就是为什么NAIAC的工作对我们共同努力降低风险至关重要，以便我们能够利用人工智能的好处。”。“这些新的委员会成员代表了他们所在领域的一些顶尖人才，我相信他们将在帮助NAIAC实现其使命方面发挥重要作用，即提供必要的专业知识和指导，以保持美国在人工智能领域的全球领导地位。” 这一公告是在2022年国家人工智能咨询委员会根据2020年《国家人工智能倡议法案》成立后的首批27名任命之后发布的。委员会成员由公众提名为来自学术界、工业界、非营利组织和民间社会广泛和跨学科的人工智能相关学科的专家领袖。 新任命的成员包括： ·Aneesh Chopra：阿卡迪亚首席战略官。此前，他曾担任美国第一任首席技术官和弗吉尼亚州技术部长。 ·Christopher Howard：亚利桑那州立大学执行副总裁兼首席运营官。他是美国空军学院的杰出毕业生，获得牛津大学罗德学者政治博士学位和哈佛商学院MBA学位。 ·Angie Cooper：Heartland Forward执行副总裁。此前，她曾在股份有限公司沃尔玛商店从事国际和国内公共政策和政府事务，最近担任全球公共政策高级总监。 ·Beth Cobert：马克尔基金会前主席。此前，她曾担任人事管理办公室（OPM）代理主任和管理与预算办公室（OMB）管理副主任。 委员会成员任期三年，可由秘书酌情决定连任两届。美国商务部国家标准与技术研究院（NIST）为该委员会提供行政支持。

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发布时间: 2024-10-20

31. 中国科学院近代物理研究所科研人员对空间引力波探测信号识别研究获进展

张宇

中国科学院上海天文台和中国科学院大学等的科研人员在空间引力波探测信号识别领域取得进展。该团队开发出基于深度学习的创新方法，可高效探测和分析空间引力波探测器的极端质量比旋近（EMRIs）信号，将为未来空间引力波探测与数据分析提供参考。相关研究成果在线发表在《中国科学：物理、力学和天文学》上。 自2015年首次探测到引力波以来，地面引力波探测器已探测到超过100例引力波事件。这些地面探测器的探测频段在几十到几百赫兹之间。为探索低频引力波源，科学界正积极筹备空间引力波探测计划。 空间引力波探测的重要目标之一是极端质量比旋近系统。这类系统由一颗恒星级黑洞围绕中心的超大质量黑洞旋转而成。研究EMRIs系统，能够帮助科学家精确检验广义相对论，绘制超大质量黑洞周围的时空图，验证“无毛定理”，有望揭示超大质量黑洞的质量分布及其与宿主星系的共同演化历史。 而EMRI信号的探测和分析面临挑战。这类信号可持续数年之久，且特征复杂、强度微弱，需要大量的计算资源来生成高精度波形模板。传统的匹配滤波和贝叶斯参数估计方法需要海量的EMRI波形模板来覆盖多维参数空间且计算成本高昂。更棘手的是，EMRIs信号的精确建模困难，而传统方法依赖于模板的准确性。 针对上述挑战，该团队创新性地提出了基于深度学习的完整解决方案。在时频域进行信号分析时，团队设计的二层卷积神经网络展现出优异的探测性能。对信噪比50至100范围内的信号，在1%的误报率下可实现96.9%的真实探测率。为验证这一方法的普适性，科研人员进行模板依赖性测试。结果表明，即使注入与训练数据不同模型生成的信号，该方法仍可以保持稳定的探测性能。这表明，该方法对理论模型的依赖程度较低，并提升了实际探测的应用价值。 进一步，在探测到信号后，该团队采用UNet网络在噪声中提取EMRI信号，并通过神经网络实现关键参数的精确估计。超大质量黑洞的质量估计准确率达99%，自旋参数估计准确率达92%。同时，神经网络可以准确预测轨道初始偏心率等参数。这为未来的引力波数据分析提供了新思路。 论文链接 （DOI：10.1007/s11433-024-2500-x）

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发布时间: 2025-01-03

32. 美国国家标准与技术研究院（NIST）新发布一种主要使用现成的低成本部件制成的超声吸收光谱仪

张宇

超声吸收光谱仪可以探测分子间相互作用，为化学工程和生物制药过程的研究提供支持。目前唯一的商用超声光谱仪成本超过10万美元，使许多机构望尘莫及。近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）设计了一种低成本的超声波吸收光谱仪，它由来自快速原型制造的现成组件和零件组成。研究人员采用直通透射法来定量测量吸收，使用31次脉冲在不同的距离进行测量。与仅依赖两次测量的固定路径技术和脉冲回波方法相比，这些测量显著提高了定量测量吸收的计量精度。研究人员在测量中使用纯水来校正衍射效应，并通过重复测量水来传导不确定性。研究人员通过测量盐溶液和纤维素来验证光谱仪，并将数据与商用光谱仪获得的结果进行比较。两种设备的结果都在误差范围之内。值得注意的是，从这些测量中，研究人员观察到硫酸钪在1MHz附近有一个弛豫峰，此前仅通过共振光谱法报告过一次。NIST新发布的系统为大学研究人员和学生提供了一种低成本的商用超声吸收光谱仪替代方案。 该研究的详细信息已发布在《Proceedings of Meetings on Acoustics》中。（DOI：10.1121/2.0002003）

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发布时间: 2025-04-29

33. 英国政府发布《监管量子技术应用》报告，以支持英国在全球量子技术领域的领先地位

李晓萌

随着量子技术不断实时发展，既带来了机遇，也带来了风险，因此及时制定结构良好的监管至关重要。为了确保新兴技术能够创新而不被过早的监管所扼杀，近日，英国政府发布了一份关于监管量子技术的综合报告《监管量子技术应用：政府对RHC的回应》。继2023年英国国家量子战略之后，本报告强调，随着量子技术从研究向商业可行性过渡，需要一个针对特定行业的监管框架来支持创新，保护国家安全，并将英国定位为量子进步的全球领导者。 建议概述 快速概述英国政府关于监管量子技术的报告中的主要建议，阐明了鼓励和支持创新的可行见解，同时仍确保安全、针对特定行业的量子监管。 行业特定监管：根据量子技术的具体应用和风险，为其量身定制监管框架，确保在开发阶段进行成比例和灵活的监管。 监管论坛：为监管机构、行业专家和研究人员建立一个合作论坛，以分享知识、建设能力，并确保量子技术顺利融入现有的监管体系。 地平线扫描：通过短期和长期扫描主动识别未来的监管要求，特别是对于后量子密码学等新兴量子技术。 试验台和沙盒：为测试量子创新创造受控环境，使监管机构能够完善治理策略，同时确保顺利的市场整合。 全球标准领导力：通过量子标准网络领导制定国际量子标准的工作，确保英国的价值观融入全球法规。 战略采购：利用政府采购来刺激量子技术的采用，促进商业吸引力，并与负责任的创新目标保持一致。 针对特定行业的监管方法 该报告的核心信息之一是，“一刀切”的监管方法对量子技术来说是不可行的。鉴于其广泛的应用，从医疗诊断中的量子传感器到物流和药物发现中的量子计算，政府倡导针对特定行业的监管框架。这些框架旨在应对每种技术在不同发展阶段所面临的独特风险和机遇。 政府的做法从其对人工智能（AI）监管的处理中汲取了灵感，侧重于相称性和灵活性。对于处于早期发展阶段的量子技术，监管重点将放在负责任的创新和建立最佳实践上。随着技术的进步，法规将进行调整，以确保它们与每个部门的需求保持一致，在创新与安全之间取得平衡。 构建量子就绪的监管生态系统 认识到量子技术仍处于早期阶段，报告强调监管机构需要“为量子做好准备”。为了实现这一目标，政府计划建立一个量子技术监管论坛，汇集民航局、药品和保健品监管局（MHRA）以及天然气和电力市场办公室（Ofgem）等主要监管机构。该论坛将成为行业专家、研究人员和监管机构之间交流知识、分享最佳实践和建设监管能力的合作平台。 该论坛还将致力于确保量子技术顺利融入现有的监管框架。这将防止跨部门监管实践的碎片化，并使监管机构能够预测随着量子应用变得更加广泛而出现的风险和挑战。与监管机构的早期接触对于解决跨领域问题以及确保量子技术在达到更高的技术准备水平时得到有效治理至关重要。 视界扫描与后量子密码学的准备 政府承认，随着量子技术的发展，它们将面临新的监管挑战。该报告的一项关键建议是地平线扫描的重要性——随着量子应用的进展，主动识别未来的监管要求。DSIT将与政府科学办公室和国家量子计算中心（NQCC）合作，领导这些地平线扫描工作，以确保政策干预是及时和相称的。 特别重要的是为量子计算对现有密码系统构成的安全风险做好准备。该报告强调，行业和监管机构需要过渡到后量子密码学（PQC）标准。国家网络安全中心（NCSC）将在支持这一过渡方面发挥关键作用，就确保顺利迁移到安全的PQC系统所需的步骤向监管机构提供建议。随着量子计算能力的增长，对于依赖加密通信和数据保护的行业来说，保护数据免受量子威胁的需求将变得越来越重要。 建立试验台和监管沙盒 为了促进创新和监管协调，政府计划创建量子技术试验台和监管沙箱。这些环境将使量子技术能够在受控环境中进行测试，使监管机构能够在量子创新被广泛采用之前获得洞察力并完善其治理策略。 这种方法对于解决复杂的应用尤其有用，例如医疗保健或物流中的量子计算，在这些应用中，数据安全和伦理考虑至关重要。通过从一开始就将监管组件嵌入测试平台，政府旨在确保量子创新能够从研究阶段顺利过渡到市场实施，并采取适当的保障措施。 全球领先的量子标准 随着量子技术的进步，建立国际标准对于确保全球兼容性和道德使用至关重要。量子标准网络（QSN）的创建突显了英国在这一领域的领导地位，该网络由国家物理实验室（NPL）、国家量子计算中心（NQCC）和其他英国机构领导。QSN将协调英国参与国际标准制定，确保数据安全和道德创新等英国价值观反映在全球量子标准中。 该报告强调了为国际论坛做出贡献的重要性，如国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC），英国在制定量子标准方面已经占据了强势地位。通过领导这些努力，英国旨在保持其竞争优势，同时在全球范围内促进负责任的创新。 通过战略采购刺激量子市场 报告中的另一个关键建议是政府采购在刺激量子技术市场方面的作用。通过率先采用量子解决方案，政府可以为量子产品创造商业吸引力。量子催化剂基金和其他举措将有助于加快从医疗保健到国防等各个部门对量子技术的采用。这一战略不仅支持市场发展，而且确保量子创新与英国负责任的创新和可持续发展的更广泛目标保持一致。 塑造量子创新的未来 英国政府的报告概述了一种前瞻性的量子监管方法，该方法通过采用特定行业的监管框架、建立合作论坛以及为后量子密码学等未来挑战做好准备，在创新与安全和伦理考虑之间取得平衡。 该报告表明，英国坚定地致力于创造一个有利于创新的环境，同时管理与新兴量子技术相关的风险。随着量子生态系统的发展，这些监管框架对于支持量子创新至关重要。

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发布时间: 2024-11-11

34. 欧盟委员会成立人工智能办公室，以加强欧盟在安全可靠人工智能领域的领导地位

李晓萌

近日，欧盟委员会宣布成立人工智能办公室，旨在促进人工智能的未来开发、部署和使用，促进社会和经济效益以及创新，同时降低风险。该办公室将在《人工智能法》的实施中发挥关键作用，特别是在通用人工智能模型方面。它还将致力于促进值得信赖的人工智能的研究和创新，并将欧盟定位为国际讨论的领导者。 人工智能办公室由以下部门组成： ·监管和监管与合规部门：与成员国密切合作，协调监管方法，促进《人工智能法》在整个欧盟的统一应用和执行。该部门将协助调查和可能的侵权行为，实施制裁； ·人工智能安全部门：重点是识别非常有能力的通用模型的系统风险、可能的缓解措施以及评估和测试方法； ·人工智能和机器人卓越部门：支持和资助研发，以培育卓越的生态系统。它协调GenAI4EU倡议，促进模型的开发及其融入创新应用； ·人工智能促进社会公益部门：设计和实施人工智能办公室在人工智能促进公益方面的国际参与，如天气建模、癌症诊断和用于重建的数字孪生； ·人工智能创新和政策协调部门：负责监督欧盟人工智能战略的执行，监测趋势和投资，通过欧洲数字创新中心网络和人工智能工厂的建立来刺激人工智能的使用，并通过支持监管沙盒和现实世界测试来培育创新生态系统。

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发布时间: 2024-07-06

35. 韩国科学和信息通信部（MSIT）发布“半导体未来技术路线图升级版”，新增14项核心技术

李晓萌

近日，韩国科学和信息通信部（MSIT）发布“半导体未来技术路线图升级版”。2023年5月，韩国政府为了确保半导体技术，民官联合制定了包含45项核心技术详细开发战略的半导体未来技术路线图，此次升级在原有路线图基础上新增了14项核心技术，升级后总共包括59项核心技术。其中，新型存储器和下一代设备的开发19项（原有10项，新增9项），人工智能（AI）、第6代移动通信（6G）、电力和车载半导体设计原创技术开发26项（原有24项，新增2项）、用于超微细化和先进封装的工艺原创技术开发14项（原有11项，新增3项）。 韩国科学和信息通信部（MSIT）解释说，此次高度化是考虑到半导体元件的微细化和集成化更快，人工智能（AI）服务的创造导致半导体需求多元化，尖端封装技术也加速到高带宽存储器（HBM）等技术环境变化而实现的。 路线图发布后，产学研专家们以路线图为基础，讨论了应对半导体元件微细化的新一代新元件发展方案。

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发布时间: 2024-10-20

36. 研究人员使用商用量子计算机识别开发更高效太阳能电池的候选分子

李晓萌

近日，美国橡树岭国家实验室团队成员应用了三种独立的策略来减少项目的计算工作量，这将他们的解决时间从几个月减少到了几周。首先，在一种名为量子位锥化的技术中，他们减少了表达问题所需的量子位数量，从而缩小了问题本身的规模。其次，他们通过测量一组项来解决问题，而不是测量每组中的每个项（这一过程称为量子位交换性）。第三，他们没有单独实现每个电路，而是找到了一种并行运行四个电路的方法，允许他们使用H1-1中的所有20个量子位。 ORNL团队使用量子计算机的方法具有高精度和可控的计算成本，为识别具有单线态裂变特性的分子提供了一种有效的模拟方法，同时绕过了经典计算机技术中常见的近似值。研究结果发表在《Journal of Physical Chemistry Letters》上。

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发布时间: 2023-08-18

37. 新加坡公布首个国家量子战略，计划5年内投资近3亿新元

李晓萌

近日，在2024年亚洲科技*新加坡（ATxSG）活动上，新加坡副总理兼国家研究基金会（NRF）主席Heng Swee Keat宣布，计划5年内向新加坡国家量子战略（NQS）投资近3亿新元，以推动新加坡不断增长的量子产业。这项投资将加强该国在未来五年量子技术开发和部署方面的领先中心地位。 推进量子技术的发展和部署 NQS由国家研究基金会（NRF）资助，并由国家量子办公室（NQO）推动，该办公室由科学、技术和研究局（A*STAR）主办。NQS将重点关注四项资助计划，这四项计划以四个战略重点为基础——卓越的科学、工程能力、人才、创新和企业合作伙伴关系。 1.科学卓越：NQS将投资将量子技术中心提升为一个国家研发中心，在包括a*STAR和当地大学在内的合作机构中设有节点，将全国各地的研究人才聚集在一起，推动国家量子研究的优先事项。 2.工程能力：为了加强新加坡在量子技术方面的能力并加快量子解决方案的转化，量子工程计划3.0（QEP 3.0）将通过增加新的国家量子传感器计划（NQSP）来加强。NQSP将把研究人员和行业合作伙伴聚集在一起，在定位、导航和定时、生物医学传感和成像以及遥感等重点领域开展以行业为中心的研究项目合作。还将建立一个新的国家量子处理器倡议（NQPI），以在新加坡自己的量子处理器的设计和建设中建立本地能力。 3.人才：国家量子战略将资助国家量子奖学金计划（NQSS），在未来五年内培养多达100名博士和100名硕士级量子人才，以满足新加坡的研究和行业需求，并建立一支为量子做好准备的劳动力队伍。 4.创新与企业合作伙伴关系：将通过强大的行业合作伙伴关系和培养能够与NQO合作的当地企业，投资开发一个充满活力的量子生态系统。国家量子计算中心（NQCH）是NQO旗下的一个项目，将通过推动与量子计算行业、最终用户和研究生态系统的协同三方合作伙伴关系，加强其创新、企业和生态系统建设工作，以支持将量子研发转化为现实世界的解决方案。继国家量子安全网络（NQSN）的试验台试验成功后，IMDA还推出了国家量子安全网+（NQSN+），运营商将在今年年底前为企业提供商业量子安全解决方案。

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发布时间: 2024-07-06

38. 美国国防部拨款4620万美元，用于振兴美国国防工业基地，支持先进封装

李晓萌

近日，美国国防部今天宣布，通过国防生产法投资（DPAI）计划，向GreenSource制造有限责任公司（GreenSource）授予4620万美元。该奖项将提高最先进的集成电路（IC）基板、高密度互连（HDI）和超高密度互联（UHDI）以及先进封装的制造设施的现有生产能力。 负责工业基地政策的国防部助理部长Laura Taylor Kale博士表示：“重新支撑先进的封装和组装对提高半导体供应链安全至关重要。”。“扩大国内印刷电路板和先进封装的生产能力是必要的，以避免严重削弱国防能力的短缺。” 该奖项将使GreenSource能够扩大工程、工具和制造业务，建立一个专门的IC衬底制造设施，提供高混合、低批量的先进互连解决方案。HDI、UHDI、IC基板和先进封装的这些国内生产能力是第六代系统和应用的关键使能技术，包括雷达、电子战、信息处理和通信。 在2023年，DPAI项目获得了25个奖项，总额为7.81亿美元。DPAI由ASD（IBP）的制造能力扩展和投资计划（MCEIP）在负责工业基地弹性的国防部副助理部长办公室监督。

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发布时间: 2024-01-24

39. 从大质量结构到纳米：橡树岭国家实验室（ORNL）的扫描式测振仪用于量子研究

李晓萌

近日，橡树岭国家实验室（ORNL）的扫描式测振仪用于量子研究。该团队上一次使用ORNL的3D扫描测振仪，是为了测量一块巨大的复合材料面板。这一次，他们测量的是低温离子阱的振动振幅——峰值到峰值大约是10纳米。 “这是对这台机器绝对极限的第一次真正测试，”同位素科学与工程理事会富集科学与工程部（ESED）的研究人员布莱克·范·霍伊（Blake Van Hoy）说。 Van Hoy是3D扫描测振仪的常驻专家。在他写了一份工厂资本设备提案，将其作为一项长期基础设施投资之后，该实验室于2021年购买了专门的设备，该设备使用来自三个头部的可见光或红外激光来构建几何矩阵，散射光线并评估振动，从而对几乎任何物体（从大到小，任何形状）进行高保真测量。 迄今为止，它在ORNL的主要用途是帮助ESED进行研究和开发。例如，复合面板与其他类型的面板一起进行测量，以确定哪种面板在减少振动能量方面效果最好。 但Van Hoy主张更广泛地使用扫描振动仪，它属于实验室，而不是专门为ESED使用。 这就是为什么他很高兴听到计算与计算科学理事会量子传感与计算小组的研究科学家克里斯·塞克（Chris Seck）的消息。 Seck正在领导一个项目，设计和开发一个低温离子阱装置来模拟量子自旋液体，这是材料科学和中子散射研究的一个关键研究领域。在模拟器中，Seck可以操纵被捕获的离子量子比特（或量子比特，量子计算中的基本信息单位），使其表现得类似于难以在实验室中研究的量子材料。 但是在使用低温离子阱时，一个常见的错误来源是实际装置的振动，这影响了离子的行为。 Seck在一个商业冷冻冷却器内使用一个定制的真空系统来冷却设备，但他需要能够量化机械冷却器的振动。当Seck读到实验室的激光扫描振动计时，他认为可以用它来量化振动。这不仅为他自己的研究提供了一个基线，也可以帮助未来系统的工程进一步减少振动。 “但这比他们过去测量的要小得多，”Seck说。 在其他方面也有所不同。首先，包括ESED的Trevor Michelson和J.D. Rice在内的团队将透过玻璃向微小的目标区域射击。虽然通常三个激光头都指向一个目标，以提供一个3D模型，但在这种情况下，每个激光头都指向一个单独的测量点。 “对我们来说，这将是一个有趣的实验，因为它将推动我们所能想到的一切的绝对极限，” Van Hoy说。“这将是一个很好的学习经验，知道什么是极限。” 该系统可以执行的许多非常详细的测量都是用加速度计进行的，加速度计是一种昂贵且易碎的按钮大小的传感器，被放置在多个位置来测量振动频率和阻尼。 但迈克尔逊说，在这种情况下，这是不可能的，因为加速度计太大，无法在狭小的空间中使用，而且它们增加的重量会改变离子阱和相关真空室的动态行为，从而使实验无效。 如果没有最近刚校准过的测振仪，Seck将不得不订购零件，并建造一条光学光束线来测量振动，这既投入了时间又投入了金钱。但是迈克尔逊和赖斯很容易就在他的5700号楼实验室里建立了测振仪系统。 由于Seck的是一个长期项目，Michelson和Rice说，如果在此期间有其他项目需要，可以移动测振仪；它可以在Seck的实验室里重新设置，只需要几个小时。Seck说，他希望这些测量结果除了为他的研究提供信息外，还在《Review of Scientific Instruments》期刊上发表一篇文章。 研究小组表示，他们希望增加测振仪的工作，从而形成一个专门的实验室空间，专门用于测量任何尺寸——从大到小。 “令我着迷的是这种设备的多功能性，”Rice说。“我们带着它走出大门的第一件事是在12英尺外的一个大盘子上——但我可以用机械铅笔敲击它，几乎测量到尖端。几乎所有的东西，从微小的部件，一直到大的结构，只要你能在激光和你需要测试的东西之间有一条良好的视线，你就能得到令人难以置信的详细测量。 UT-Battelle为美国能源部科学办公室管理ORNL，该办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者。

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发布时间: 2024-06-12

40. 美国商务部回顾2023年的主要成就

李晓萌

近日，美国商务部长吉娜·雷蒙多发表了以下声明，强调了商务部在2023年取得的关键成就。 “我很荣幸能与商务部敬业的公务员一起工作，履行我们的使命，提高美国的竞争力，使我们的工人和公司能够在全球经济中取得成功。由于拜登总统的领导和他的“投资美国”议程，商务部正在宽带、制造业投资前所未有的资源、经济发展、劳动力培训、供应链和气候准备。 “2023年，我们的重点是实施由《美国救援计划》、《两党基础设施法》、《芯片与科学法案》和《通胀削减法案》资助的变革举措。我们在振兴国家半导体产业、为每个美国人带来负担得起的高速互联网、重建落后的社区方面取得了重大进展，并为美国劳动力提供在现代经济中蓬勃发展所需的工具和培训。 “我对2024年即将发生的事情感到兴奋。我们已经取得了重大进展，但还有更多的工作要做，以确保我们做出在21世纪为美国提供动力所需的转型变革。” 2023年的主要商业成就包括： ·美国芯片计划推出了两个制造业激励资金机会，发布了国家安全护栏和国家半导体技术中心愿景，并获得了全国各地公司的550多份利益声明。12月，芯片计划进入下一阶段实施，首次宣布了一份初步条款备忘录，为新罕布什尔州纳舒亚的一个关键国家安全项目提供激励。 ·美国国家电信和信息管理局（NTIA）提供了超过13亿美元的赠款，以缩小包括部落社区在内的全国社区的数字鸿沟，并宣布为每个州和地区分配全民互联网资金，朝着提供负担得起、可靠、，为美国的每个人提供高速互联网服务。美国国家电信和信息管理局还发布了《国家频谱战略》，确定了2700多兆赫的电波，用于研究创新的新用途。此外，美国国家电信和信息管理局开始为公共无线供应链创新基金提供资金，该基金支持开放和可互操作的无线网络的发展。 ·美国经济发展署（EDA）宣布指定31个区域技术和创新中心（Tech Hubs），以推动地方经济发展，并将各地区转变为具有全球竞争力的创新中心。这些技术中心的指定将加强每个地区制造、商业化和部署技术的能力，从而提高美国的竞争力。EDA还宣布了困境地区重组试点项目（Recompete）的22名入围者。Recompete针对的是受打击最严重和经济最困难的地区，这些地区的黄金年龄就业率明显低于全国平均水平，目标是通过灵活的、由当地驱动的投资来缩小这一差距。 ·雷蒙多部长与印太经济框架（IPEF）合作伙伴一道，于11月宣布实质性缔结清洁经济和公平经济IPEF支柱，并签署具有里程碑意义的供应链协议。这些协议是应对21世纪挑战和加强该地区经济参与的关键。 ·美国国家海洋和大气管理局（NOAA）授予了由《两党基础设施法》和《通胀削减法案》资助的11亿美元赠款和合同项目，这些项目将提高沿海和气候抵御能力，改善渔业和恢复栖息地，并升级关键基础设施。 ·少数族裔商业发展局（MBDA）宣布了资本准备计划赠款竞赛的43名获胜者，这是商业史上支持少数族裔和服务不足企业的最大投资。 ·美国国家标准与技术研究院（NIST）在确保我们负责任、可信地使用人工智能方面发挥了主导作用，包括通过发布人工智能风险管理框架（RMF）。经过一年的过程和广泛的社区投入，NIST还发布了其广受欢迎和广泛使用的网络安全框架的更新草案。NIST将在执行总统人工智能行政命令方面发挥重要作用，包括通过建立美国人工智能安全研究所（USAISI）。该研究所隶属于NIST，将领导美国政府在人工智能安全和信任方面的工作，特别是在评估最先进的人工智能模型方面。 ·2023年SelectUSA投资峰会是其历史上规模最大的一次，有4900人参加，涵盖83个国际市场。在23财年，SelectUSA促成了超过550亿美元的客户验证投资，支持了35000多个工作岗位。 ·美国专利商标局启动了一项新的半导体技术试点计划，以推进半导体制造创新的非专利申请，一项气候变化缓解试点计划，旨在推进与有助于实现温室气体净零排放的技术相关的应用，以及癌症登月试验计划，以促进癌症相关技术的应用。 ·国际贸易管理局（ITA）的贸易专家在23财年协助92000多名美国商业客户开拓全球出口市场，为美国1700多亿美元的出口收入和外来投资提供了便利，为595000个美国就业岗位提供了支持。 ·工业和安全局（BIS）发布了一系列相应的规则，并将总部设在全球多个国家的466个实体列入实体清单。

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发布时间: 2024-01-24

41. NPL和三星先进技术研究所（SAIT）合作，为改善显示和照明的蓝色OLED性能提供了新的见解

李晓萌

近日，NPL的科学家与三星先进技术研究所（SAIT）合作进行了一项突破性的新研究，以更好地了解蓝色有机发光二极管（OLED）的降解。这项研究已在《Nature Communications》期刊上在线发表。 导致蓝色OLED失效的降解机制——无论是物理的、化学的还是其他的——仍然没有完全了解。这限制了蓝色OLED的稳定性，进而限制了OLED技术在全彩显示屏和照明中的使用寿命。 第一个聚合物发光二极管（PLED）于1975年在NPL创建。它使用了位于两个电荷注入电极之间的高达2.2微米厚的聚合物膜。从那时起，红色和绿色OLED技术的发展使这些彩色OLED现在可以与传统LED相媲美。 了解蓝色OLED的降解机制对于提高其性能和稳定性至关重要。然而，OLED是由非常薄的有机分子层形成的，用足够的分析信息对纳米级有机层和界面进行化学采样是一项挑战。 为了解决这个长期存在的问题，NPL/SAIT团队使用了OrbiSIMS，这是NPL于2017年发明的一种创新的质谱成像技术。该团队使用OrbiSIMS的纳米级质谱首次以前所未有的灵敏度识别出蓝色OLED的降解分子，并在OLED多层结构中以7纳米的深度分辨率对其进行定位。 研究小组发现，化学降解主要与发射层和电子传输层界面分子中的氧损失有关。OrbiSIMS结果还显示，使用稍微不同的主体材料的OLED器件的寿命增加了大约一个数量级。 该研究中描述的结果和方法可以为提高新型蓝色OLED架构的性能提供信息并推动未来的努力，并帮助显示技术制造商开发出质量更好、产品寿命更长的显示器。该方法已经用于三星和韩国科学技术高级研究院（KAIST）领导的另一项研究，该研究也发表在《Nature Communications》期刊上。

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发布时间: 2024-04-18

42. 欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）项目利用双光子光束实现了最佳的光学分辨率

李晓萌

500年来，光学分辨率一直受到物理条件的限制。现在，一个EMPIR项目将这一理论推向了终极量子极限。 高科技部门越来越多地在纳米尺度上工作。作为一种测量工具，光学系统具有速度快、非侵入性和可靠性等优点，可以发挥很大的作用。 传统的基于光学的测量系统通常不具备所需的空间分辨率或灵敏度，限制了该领域的创新。 尽管经典光学测量是多么复杂或精密，但目前的最大分辨率与所用光的波长(λ， λ)有关。对于基于空气的测量，这相当于光波长的一半左右(~ 1/2 λ)。提高分辨率和看到更小细节的一种方法是使用波长很短的光——比如紫外线。然而，短波长的光只有很小的穿透深度(~ 100nm)，并且由于紫外线与氧气相互作用，需要真空条件。此外，传统测量的另一个基本限制是直接来自光源的随机噪声，这可能会影响样品特征的最终识别，如形状、对光的透射或厚度。 现在已经完成的项目光-物质相互作用用于光学计量超越经典空间分辨率极限(17FUN01，成为)已经使用基于量子的技术来提高超过?λ极限的空间分辨率和对样品特征的灵敏度。 项目的影响力 向量子极限的分辨率 成像的主要障碍是所谓的“散点噪声”，这是一种与光本身的量子涨落基本相关的随机噪声。如果撞击探测器的光子数量过低，那么信号就无法与随机或随机噪声区分开来——因此图像等数据就无法分辨。 该项目利用双光子束将这些测量推向了终极量子极限。一束用于探测物体，而另一束用于测量随机但相同的噪声。从信号路径中减去噪声路径可以实现亚粒子噪声分辨率——该项目已经做到了这一点，并将这些测量推向了使用双光子光束的极限——具有迄今为止实现的每个光子的最佳灵敏度。参与研究的Ruo-Berchera博士评论说:“这可以应用于光敏或光反应生物或材料样品的增强想象。”本文描述了双光束在量子极限处光损耗的无偏估计。这是该项目同行评议的47篇论文中令人印象深刻的一篇，其中包括一篇发表在《Nature Communications》期刊上的关于光子纠缠和时间旅行的论文，以及一篇关于光学活性钻石缺陷中用于量子增强成像等领域的新型单光子发射器的论文。 散射到弱区之外 物体散射电磁辐射(如光)的方式可以用来检索未知物体的形状或物理特性。对于散射较弱的小粒子，数学上的玻恩级数可用来检索其形状或物理性质。当颗粒变大或强烈分散时，这种方法就开始失效。这种形式的“逆问题”——从原因(粒子从物体散射)中计算出结果(图像)——通常也太复杂或计算成本太高。 正如发表在《Physical Review Research》期刊上的文章所描述的那样，该项目通过使用pad<s:1>近似值解决了这个问题。 这种方法可以作为Born系列应用程序的重要构建块。 超过半λ限制的分辨率(超分辨率) 对尖端增强光致发光(TEPL)技术进行了改进，使其能够用于高分辨率成像，表明TEPL所获得的空间分辨率可以比激发波长(~ 1/25 λ)小20倍以上。 在INRiM项目中，意大利国家计量研究所开发了融合经典和量子方法的可能性，可以进一步改进显微镜技术，并在生物成像中具有潜在的重要应用。INRiM的目标是在不久的将来提供一个原理证明。 最后，为了支持用户使用与项目中开发的时域有限差分(FDTD)计算相关联的开源软件，已经公开提供。 该软件代码是一个严谨而强大的纳米级光学器件建模工具，适用于亚波长光栅散射的建模，并与有限元方法(FEM)建模结果进行了比较。关于对比的注释可以在这里找到。 在be项目中进行的工作将帮助欧洲光电子工业以改进的方式表征材料，例如纳米产品，并帮助开发新的新兴市场机会，特别是通过使用功能纳米光学材料提供的新机会。 该EMPIR项目由欧盟“地平线2020”研究与创新计划和EMPIR参与国共同资助。

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发布时间: 2024-06-12

43. 开发使用细胞外小泡作为生物标志物的计量基础

李晓萌

EMPIR项目在制定标准以促进使用细胞外小泡作为医学诊断的生物标志物方面发挥了关键作用。 寻找新的生物标志物在科学界引起了极大的兴趣。合适的生物标志物可以早期检测疾病并简化筛查方法，从而有可能筛查更大的人群。细胞外小泡是潜在的疾病生物标志物，但缺乏参考材料和校准基础设施来确保可追踪和可比较的测量。 生物样品中生物标志物的检测通常使用高通量流式细胞术进行，因为大多数临床实验室中已经存在所需的机器。 METVES II项目成果 EURAMET欧洲计量研究计划中的两个合作研究项目（EMRP和EMPIR）帮助应对了这一挑战。EMRP项目将体液中的微泡作为非侵入性诊断生物标志物的计量表征（HLT02，METVES）开始开发使用细胞外小泡作为生物标志物所需的计量基础，而EMPIR项目将用于医学诊断的细胞外小囊泡浓度测量标准化（18HLT01，METVESII）继续这项工作。该项目还与Exometry B.V.和Becton Dickinson两家公司合作，帮助将他们的新发现商业化。 该EMPIR项目由欧盟地平线2020研究和创新计划和EMPIR参与国共同资助。

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发布时间: 2023-08-18

44. 美国政府宣布与微芯科技公司的芯片法案初步条款，以加强美国汽车、国防和航空航天工业的供应链弹性

李晓萌

《芯片与科学法案》下的潜在投资将支持国内微控制器芯片的供应，并创造700多个新工作岗位。 近日，拜登-哈里斯政府宣布，美国商务部和微芯科技公司（Microchip Technology Inc.）已达成一项非约束性初步条款备忘录(PMT)，根据《芯片和科学法案》提供约1.62亿美元的联邦激励措施，以支持该公司半导体供应链的上市。这项投资将使Microchip能够显著增加其在美国的微控制器单元(mcu)和其他特种半导体的产量，这些半导体建立在对美国汽车、商业、工业、国防和航空航天工业至关重要的成熟节点上，并创造700多个直接的建筑和制造业就业机会。拜登总统于2022年8月签署了《芯片和科学法案》，这是他投资美国议程的一部分，其目标是加强美国的供应链，创造高薪工作，保护国家安全和提高美国的竞争力。今天的公告是商务部根据CHIPS和科学法案发布的第二份PMT公告。 Microchip的微控制器单元和成熟节点半导体是电动汽车和其他汽车、洗衣机、手机、飞机和国防工业基础生产和制造的关键部件。大流行期间微控制器的短缺影响了全球GDP的1%以上。通过投资Microchip，拜登-哈里斯政府将通过进一步确保这些芯片的可靠国内供应，帮助推进美国的经济和国家安全。拟议的约1.62亿美元的CHIPS资金将分为两个项目:约9000万美元用于科罗拉多州科罗拉多斯普林斯的制造工厂的现代化和扩建，约7200万美元用于扩建俄勒冈州格雷沙姆的制造工厂。据估计，这些项目将使该公司在这些工厂生产的半导体产量增加近两倍，减少对外国代工厂的依赖，增强供应链的弹性，并在建筑和制造业创造高薪就业机会。 “《芯片与科学法案》的目标之一是解决我们在疫情期间看到的半导体供应链短缺问题，这种短缺使我们的国家安全面临风险，并导致汽车工人休假，消费者物价上涨。商务部长吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)表示:“今天与Microchip的声明是我们努力加强传统半导体供应链的有意义的一步。传统半导体应用于从汽车、洗衣机到导弹的所有领域。”“通过这项拟议中的投资，拜登总统正在兑现他的承诺，重建美国的半导体供应链，为美国人创造一个更安全的国防工业基础，降低价格，并在科罗拉多州和俄勒冈州创造700多个就业机会。” 白宫国家经济顾问布雷纳德(Lael Brainard)表示:“在俄勒冈州和科罗拉多州的制造业投资将推进总统的目标，即再次在美国制造半导体，减少对全球供应链的依赖。在疫情期间，对全球供应链的依赖导致了价格飙升，从汽车到洗衣机等所有产品都要排很长的队。” 商务部负责标准与技术的副部长兼NIST主任Laurie E. Locascio说:“这项投资和其他类似的投资将有助于确保美国公司有稳定的关键芯片组件供应，他们需要保持工厂的运转。”“这是政府和工业如何共同努力加强我们的经济，改善我们的国家安全，并为美国工人增加高质量就业机会的一个例子。” “微芯片技术制造的半导体是航空航天、国防、汽车和医疗等重要行业电子应用的支柱。Microchip在科罗拉多州和俄勒冈州等地的晶圆厂为这些关键任务市场设计的产品提供专业制造以及额外的可靠性和安全性认证，”Microchip总裁兼首席执行官Ganesh Moorthy说。“Microchip计划从《芯片和科学法案》中获得的资金将是一项直接投资，以加强我们的国家和经济安全。作为一家总部位于美国的公司，微芯的业务将继续支持国家半导体供应链，并发展和扩大我们的员工队伍。” 正如本署第一次拨款机会通知所述，本署可在申请人圆满完成对全部申请的优点审查后，以不具约束力的方式向申请人提供PMT。PMT概述了CHIPS奖励奖励的关键条款，包括奖励的金额和形式。在PMT签署后，本署就建议的项目和申请书中所载的其他资料展开全面的尽职调查程序。在圆满完成尽职调查阶段后，本署可与申请人订立最终评审文件。最终获奖文件的条款取决于与申请人的谈判，可能与PMT的条款有所不同。 关于CHIPS for America 该部门已经收到了570多份关于CHIPS奖励计划的兴趣声明和170多份预申请、全额申请和概念计划。商务部将继续对申请进行严格的评估，以确定哪些项目将促进美国的国家经济安全，吸引更多的私人资本，并为国家带来其他经济效益。Microchip Technology的公告是商务部根据《芯片与科学法案》发布的第二份PMT公告，预计2024年还将发布更多PMT公告。 “为美国投资”计划是拜登总统在美国投资、刺激私营部门投资、创造高薪工作、在美国创造更多就业机会和振兴落后社区的经济计划的一部分。CHIPS for America包括负责制造业激励的CHIPS项目办公室和负责研发项目的CHIPS研究与开发办公室，两者都隶属于商务部的美国国家标准与技术研究院(NIST)。NIST通过推进测量科学、标准和技术，以增强经济安全和改善我们的生活质量，促进美国的创新和工业竞争力。NIST在成功管理美国芯片计划方面具有独特的优势，因为该局与美国工业界的牢固关系，对半导体生态系统的深刻理解，以及其公平和值得信赖的声誉。

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发布时间: 2024-01-24

45. 美国政府宣布与英特尔达成85亿美元的初步协议，以支持对美国半导体技术领先地位的投资，并创造数万个就业机会

李晓萌

根据拜登总统的“投资美国议程”，美国商务部提议为英特尔提供高达85亿美元的潜在直接资金，以支持亚利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒冈州的多个项目。 近日，拜登-哈里斯政府宣布，美国商务部和英特尔公司已经达成了一项不具约束力的初步条款备忘录（PMT），根据《芯片和科学法案》提供高达85亿美元的直接资金，以加强美国的供应链，重新建立美国在半导体制造业的领导地位。领先的逻辑芯片对人工智能等世界最先进的技术至关重要，这笔拟议中的资金将有助于确保更多的此类芯片在国内开发和制造。正如拜登总统在国情咨文中所强调的那样，《芯片和科学法案》为在美国制造关键技术、引领世界创新和在美国创造良好就业机会开辟了新的道路。这是商务部根据《芯片与科学法案》发布的第四份PMT公告。 在接下来的五年里，英特尔预计其在美国的投资将超过1000亿美元，因为它扩大了亚利桑那州、新墨西哥州、俄亥俄州和俄勒冈州的产能和能力，预计将直接创造超过10,000个制造业工作岗位和近20,000个建筑工作岗位。拜登政府提议的芯片投资，加上英特尔的投资，将成为美国半导体制造业有史以来宣布的最大投资之一。PMT还包括约5000万美元的专项资金，用于发展公司的半导体和建筑劳动力。这是建立在英特尔自己的劳动力投资基础上的，过去五年总计超过2.5亿美元，以及英特尔与当地社区、社区学院、大学、传统黑人学院和大学（HBCUs）以及学徒计划的牢固合作伙伴关系。 “没有人比拜登总统更关心振兴美国制造业，今天的宣布是确保美国在21世纪制造业领导地位的一大步。通过这项协议，我们正在帮助激励英特尔超过1000亿美元的投资，这是美国半导体制造业有史以来最大的投资之一，这将创造3万多个高薪工作岗位，点燃下一代的创新，”美国商务部长吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）说。“这一宣布是拜登总统和国会两党多年努力的结果，我们努力确保我们需要的尖端芯片是在美国制造的，以确保我们的经济和国家安全。” 尖端芯片为地球上最复杂的技术提供动力，包括开发人工智能和建立关键的军事能力。英特尔的工艺技术，如英特尔18A和先进的封装技术，结合其代工服务，将更好地使美国公司通过确保我们拥有这些先进芯片的国内供应，来引领人工智能产业。 美国商务部负责标准与技术的副部长兼NIST主任Laurie E. Locascio表示:“美国芯片计划将把半导体制造业带回美国，并创造一个至关重要的研发生态系统，使其留在美国。”“这项拟议投资引发的创新将加强美国的技术和研究领导地位，并大大有助于提高我们国家的制造能力，同时加强社区和创造高薪工作。” 英特尔首席执行官Pat Gelsinger表示:“今天对美国和英特尔来说是一个决定性的时刻，我们正在努力推动美国半导体制造业创新的下一个伟大篇章。”“人工智能正在推动数字革命，所有数字化的东西都需要半导体。《芯片法案》的支持将有助于确保英特尔和美国保持在人工智能时代的前沿，因为我们建立了一个有弹性和可持续的半导体供应链，为我们国家的未来提供动力。” 这项拟议的投资将通过加强英特尔在美国数十年的历史，实现政府对发展强大的国内半导体生态系统的承诺。这项投资还将使公司能够支持行业领先的美国无晶圆厂半导体公司，这些公司在美国拥有领先的生产技术。拟议的CHIPS资金将加强美国领先芯片的所有主要技术流程，包括拟议的投资： ·亚利桑那州 钱德勒：建设两个新的前沿逻辑晶圆厂，并对一个现有晶圆厂进行现代化改造，显著提高了前沿逻辑产能，包括英特尔18A的大量国内生产——英特尔18A是该公司最先进的芯片设计，通过RibbonFET栅极全方位晶体管和PowerVia背面供电，实现了更高性能的前沿芯片。该公司将在其亚利桑那州的工厂生产第一款名为Clearwater Forest的英特尔18A产品。2022年，英特尔与马里科帕县社区学院（Maricopa County Community Colleges）合作，推出了首个与英特尔员工讲师合作的项目，为学生提供进入半导体技术职业的切入点。这项投资将支持3000个制造业岗位和6000个建筑业岗位。 ·新墨西哥州 里约兰乔：现代化的两个晶圆厂成为先进的封装设施，以缩小国内半导体供应链的重要差距。当全面生产时，该设施将成为美国最大的先进包装设施。为了支持新墨西哥州的工程专业学生，英特尔在五所学院和大学设立了捐赠奖学金，并通过投资、年度赠款和实践学习工具包支持STEAM教育，使生活在土著土地上的学生受益。这项投资将支持700个制造业岗位和1000个建筑岗位。 ·俄亥俄州 新奥尔巴尼：创建一个新的区域芯片制造生态系统，以建设两个领先的逻辑晶圆厂，扩大领先的代工能力和供应链多样化为基础。英特尔投入了大量资源，在俄亥俄州培养技术工人，为该州80多所高等教育机构提供资金，包括社区学院、hbcu和大学。作为在俄亥俄州投资的一部分，英特尔的设计和建造合作伙伴柏克德公司与北美建筑工会签署了一份项目劳动协议（PLA），用于建设这两个设施。这项投资将支持3000个制造业岗位和7000个建筑岗位。 ·俄勒冈州 希尔斯伯勒：通过扩大和现代化技术开发设施，投资于美国领先的发展中心，该设施将利用世界上第一台高NA EUV光刻设备。位于俄勒冈州Hillsboro的Ronler Acres的Gordon Moore Park园区是英特尔在美国领先的半导体研究和技术开发创新中心的心脏。这些投资将进一步提高公司的技术领先地位，并使创新的持续发展成为可能。2022年，英特尔在俄勒冈州的500多家供应商上花费了40多亿美元。这项投资将支持数千个制造业和建筑业就业岗位。 英特尔目前在美国的晶圆厂使用100%的可再生电力，并通过有效的水资源管理、水资源再利用，以及与当地社区合作，投资于当地流域的水资源恢复，在美国的运营中实现了净正水状态。此外，作为其更广泛的劳动力投资计划的一部分，英特尔致力于为其工厂的员工提供负担得起的、可获得的、高质量的儿童保育。对于美国员工，英特尔将增加其后备护理计划的报销金额和持续时间，并增加额外的折扣初级儿童护理服务提供商，以及儿童护理服务提供商的审查网络。此外，英特尔还将试行一项针对非豁免员工的初级儿童保健报销计划。 除了提议的高达85亿美元的直接资金外，芯片项目办公室还将提供高达110亿美元的贷款——这是《芯片与科学法案》提供的750亿美元贷款授权的一部分——根据PMT向英特尔提供。该公司表示，计划申请美国财政部的投资税收抵免（Investment Tax Credit），预计最高可达合格资本支出的25%。 正如第一次资助机会通知（NOFO）所述，本署可在申请人圆满完成对全部申请的优点审查后，以不具约束力的方式向申请人提供PMT。PMT概述了CHIPS奖励奖励的关键条款，包括奖励的金额和形式。合同金额取决于尽职调查和长期投资意向书和合同文件的谈判，并以实现某些里程碑为条件，并取决于资金的可用性。在PMT签署后，该部门开始对拟议项目进行全面的尽职调查程序，并继续与申请人谈判或修改某些条款。长篇投资意向书和最终授予文件中的条款可能与今天宣布的PMT条款有所不同。

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发布时间: 2024-04-18

46. 美国白宫科技政策办公室（OSTP）发布《核酸合成筛选框架》

李晓萌

近日，根据拜登总统关于人工智能（AI）安全、可靠和值得信赖的发展的行政命令，美国白宫科技政策办公室（OSTP）发布了一份核酸合成筛查框架，以鼓励合成核酸供应商实施全面、可扩展和可验证的筛查机制。这个框架有助于管理人工智能的风险，以便我们能够在合成生物学中抓住它的好处。 通过人工智能行政命令，拜登总统指示在整个经济中对人工智能采取行动，包括应用于生物技术和合成生物学的人工智能。核酸是生命科学研究与开发（R&D）的关键组成部分，包括开发新的生物医学产品、回收和能源生产的新策略，以及创造新的材料类别。至关重要的是，对核酸合成技术进行适当的管理，以促进积极的结果并防止邪恶的用途。核酸合成筛选是一种有效的、有针对性的措施，可以减少人工智能生物技术滥用的可能性。 该框架建议合成核酸供应商根据卫生与公众服务部最近的指导意见，对采购进行筛选，以防止滥用。美国国家标准与技术研究院（NIST）将根据行政命令的指示，通过与行业合作制定筛查技术标准，进一步支持该框架的实施。 根据行政命令的指示，在该框架发布后180天内，联邦研究资助机构将要求联邦研发资金的接受者仅从实施这些最佳实践的供应商处采购合成核酸。虽然该框架为联邦资助的研究制定了要求，但预计其他研究资助者可能会更广泛地采用这些要求。

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发布时间: 2024-06-12

47. 美国国家标准与技术研究院（NIST）发布自动驾驶研讨会报告

李晓萌

美国国家标准与技术研究院（NIST）于2023年9月举办了一场关于公路自动驾驶标准和性能指标的虚拟研讨会，吸引了来自行业、学术界和政府的600多名与会者。 近日，NIST已发布了研讨会报告《NIST IR 8527 公路自动驾驶的标准和性能指标》，该报告简要总结了所提供的信息和收到的利益相关者的意见。研讨会上，行业和政府领导人就自动驾驶感知、自动驾驶通信、人工智能、网络安全以及各领域之间的交叉互动（系统互动）等主题领域进行了多次主题演讲。每个主题领域都包括NIST相关研究活动的最新情况，然后是分组会议，从利益相关者那里收集有关挑战和未来研究需求的信息。此外，在研讨会的最后一天，包括各州交通部的代表在内，就支持自动驾驶部署和安全所需的数字基础设施主题举行了炉边谈话、主题演讲和互动讨论会。该研讨会是NIST多实验室自动驾驶计划的关键利益相关者参与部分，该计划得到了NIST战略和新兴研究计划（SERI）内部资金的支持。

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发布时间: 2024-07-06

48. 研究人员在室温单光子源方面取得进展

李晓萌

近日，一项研究由Boaz Lubotzky在博士研究期间牵头，与耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所的Ronen Rapaport教授与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和德国乌尔姆大学的团队合作，揭示了在室温下单光子源的片上集成方面的重大进展。这一成就代表着量子光子学领域向前迈出的重要一步，并有望在包括量子计算、密码学和传感在内的各种应用中发挥作用。 关键的创新在于实现了一种混合金属-电介质靶心天线，它提供了卓越的光子方向性。这种新颖的天线设计允许通过将发射器放置在位于天线中心的亚波长孔内来有效地反向激发光子。这种配置使得能够将发射直接反向激励和高效的正向耦合到低数值孔径光学器件或光纤。 这项研究通过制造含有胶体量子点或含有硅空位中心的纳米金刚石的器件，证明了这一概念的多功能性，即使在室温下，这两种器件都是出色的单光子发射器。使用两种不同的纳米定位方法对这些发射器进行了精确定位。值得注意的是，这两种类型的背激器件在低至0.5的数值孔径下都表现出约70%的前收集效率。这意味着可以使用非常简单和紧凑的光学元件，并且仍然将大部分光子收集到所需的通道中，或者将发射的光子准确地发送到附近的光纤中，而不需要任何额外的耦合光学器件。这是将量子光源集成到真实量子系统中的关键因素。这一简化的过程有望简化未来的集成工作，并加速实现实用的量子光子器件。 Boaz-Lubotzky评论了这一成就的意义，他说：“通过克服与单光子源芯片集成相关的关键挑战，我们为先进量子技术的发展开辟了令人兴奋的新可能性。” 通过创新使用金属-电介质混合靶心天线，在室温下将单光子源成功集成到微小芯片上，这在推进量子密码技术以实现安全通信、改进传感技术和简化实用量子光子器件的集成过程方面具有直接应用。这项研究的发现为新兴量子技术领域的商业应用和新产品开发打开了大门。 题为“基于背激纳米天线中胶体量子点和SiV中心的室温光纤耦合单光子源”的研究论文现已在《Nano Letters》期刊上发表，可访问https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03672。

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发布时间: 2024-04-18

49. Keysight Technologies（是德科技）与英国国家物理研究院（NPL）合作，展示首个在低至3开尔文（K）低温条件下运行的商业射频（RF）功率传感器

李晓萌

近日，Keysight Technologies（是德科技）宣布在射频功率测量方面取得突破性成就，成功演示了在低至3开尔文的低温下运行的商用射频（RF）功率传感器。这一创新进步是量子计算和其他低温应用中精确测量的关键推动因素。 射频（RF）和微波功率测量被广泛用于支持太空、国防和通信领域的应用。精确的测量使工程师能够准确地表征波形、组件、电路和系统。Keysight Technologies（是德科技）和英国国家物理研究院（NPL）合作开展了一项突破性的研究项目，探索低温下的射频功率，是世界上首个成功演示了在低至3开尔文（K）的温度下工作的商用射频功率传感器。 这不仅标志着一个重要的技术里程碑，而且是支持量子开发和其他需要低温条件的应用的关键一步。量子技术有可能实现重大突破，加速计算、通信和传感。然而，一个挑战是量子器件（如量子比特）需要在低温下运行。这些条件虽然必要，但在保持信号完整性和产生精确测量方面引入了复杂性。 是德科技航空航天、国防和政府解决方案集团总经理Greg Patschke表示：“我们的共同努力为量子计算和其他需要在低温下进行精确射频功率测量的应用的进步铺平了道路。”。“这标志着一个重要的里程碑，我们很高兴能与NPL合作进行这项突破性的研究。” 该研究侧重于利用是德科技的N8481S射频功率传感器，该传感器最初设计用于室温操作，在低温下进行精确测量。该传感器的热电堆响应在100 kHz至10 GHz的频率范围内，在-35 dBm至0 dBm的射频功率水平范围内进行了细致的表征，通过已知的直流电源替代确保了SI的可追溯性。这一突破为量子技术开辟了新的可能性，在量子技术中，低温下精确的射频功率测量至关重要。 “NPL在可追溯的射频和微波功率计量研究方面拥有60多年的专业知识，”NPL高级科学家兼科学领域负责人Murat Celep博士表示。“这一经验，结合NPL最先进的低温测试设施，并与Keysight合作，使我们能够演示SI可追溯的低温功率测量。这是一个激动人心的时刻，我们期待看到量子创新继续下去。” 英国政府科学、创新和技术部（DSIT）通过英国国家量子技术计划支持这项研究。 相关研究成果在2024年于美国科罗拉多州丹佛举行的精密电磁测量会议（CPEM）上公布，并随后发表于CPEM论文集中：M. Celep, S. -H. Shin, M. Stanley, E. Breakenridge, S. Singh 和 N. Ridler, "SI Traceable RF and Microwave Power Measurements at Cryogenic Temperatures," 2024 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Denver, CO, USA, 2024, pp. 1-2, doi: 10.1109/CPEM61406.2024.10646150

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发布时间: 2024-11-11

50. 美国国防部启动分布式生物工业制造计划，以加强国内供应链

李晓萌

近日，美国国防部宣布为美国企业提供发展生物技术的新机会，这是拜登总统为加强和建立美国国防工业基础的弹性和确保其供应链安全所作努力的一部分。生物制造有潜力通过生产所需的材料来支持美国军队和美国盟友和合作伙伴——从燃料和化学品到食品和医疗用品。 这份关于分布式生物工业制造投资计划（DBMIP）的白皮书请求（RWP）旨在加强国内供应链并维持美国在生物技术领域的全球突出地位。DBMIP将通过国防工业基地联盟（DIBC）其他交易协议（OTA）执行投资，这有助于降低障碍，使国防部能够更迅速地与小型、非传统和大型企业合作。 “拜登总统呼吁国防部评估该机构如何利用生物技术使我们的供应链更具弹性，在国内创造就业机会，并加强美国的生物经济，”负责研究和工程的国防部副部长Heidi Shyu说。“这些重大投资将有助于履行他的职责，充分利用生物技术的潜力和力量，促进国家和经济安全。” 根据拜登总统14081号行政命令“推进生物技术和生物制造创新，实现可持续、安全和有保障的美国生物经济”的指示，该RWP为美国生物工业制造业的新时代奠定了基础。这是支持该部门在未来五年内计划投资以促进建立生物工业制造基地的众多机会中的第一个，该计划于2022年9月在拜登总统的行政命令之后宣布。 国防部负责采办和维持的副部长William LaPlante博士说:“与R&E的合作体现了国防工业战略中所要求的合作，这种合作是建立我们所需要的现代化国防工业生态系统所必需的。”“DIBC OTA有助于更快地执行《国防生产法》的资金，也可以允许其他有类似投资的联邦机构单独或联合投资国防部授予的项目。” 国防部预计将在5月份宣布对大约30个提案的奖励，每个提案将获得高达200万美元的奖金，并提供一份商业和技术计划，详细说明他们打算如何建立美国生物工业制造生产设施。选定的提案将有资格获得后续努力，作为国防部生物工业制造基地五年投资计划的一部分。 DIBC OTA的独特之处在于它允许国防部在10 U.S.C.§4022授权下快速执行原型，10 U.S.C.§4021授权下的研究项目，以及10 U.S.C.§4022（f）授权下的生产OTs。这些非医疗投资将在美国各地建立国内能力，并将减轻五个国防材料优先领域的供应链风险：食品、燃料、健身、制造和火力。

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发布时间: 2024-04-18

51. 日本产业技术综合研究所（AIST）开发了可以精确测量工业机械零件形状的新技术

张宇

近日，研究员渡边栗仁、研究组组长佐藤修、松崎和也、高级研究员宇岛麻理子、副研究部余一渡边司和日本产业技术综合研究所（AIST）名誉研究员 Toshiyuki Takatsuji 共同开发了一种可以精确测量工业机械零件弯曲形状参数的技术。 一些工业机械零件需要以微米级的精度进行加工。例如，在发电机和引擎中使用的涡轮叶片，如果存在制造误差，即使是与设计形状最微小的偏差，它不仅会影响发电效率和旋转效率，而且可能成为运行时故障的原因。 因此，需要使用三维坐标测量机（Coordinate Measuring Machine; CMM）精密评估成型零件的形状。然而，当使用接触式CMM测量具有毫米以下曲率半径的曲面形状时，由于使用半径约为 1 毫米的有限尺寸的探针球进行测量的缘故，可能会出现几微米的误差。 现在研究人员开发了一种技术，通过将图像处理中的噪声去除和用于表面粗糙度测量的形态学处理方法应用于接触式CMM测量，将测量的变异性降低到亚微米级。此外，我们将这项技术应用于涡轮叶片的断面形状测量，并证实了测量变异性的降低。预计这将提高工业机械零件形状评估的可靠性，并有助于保证零件加工质量的精度和安全性等。 一些工业机械零件的形状会影响工业机械的整体性能。特别是小型零件，往往需要以微米级的精度进行加工。例如，涡轮叶片不仅表面需要光滑，而且边缘的形状也会极大地影响通过涡轮机的气体流动。 如果与理想设计形状的偏差过大，气体的流动就会受到干扰，不仅会降低涡轮的发电效率和旋转效率，还可能引起叶片损坏等问题。因此，工业机械零件的形状评估对于保证以安全性为基础的工业机械性能至关重要。 对于工业机械零件的形状评估，通常使用CMM（坐标测量机）。特别是接触式CMM因其高精度和能够测量复杂形状而被广泛使用。然而，如果评估对象包含曲率半径较小的形状，传统方法可能会错误地估计接触式 CMM 的探针球半径校正方向，导致测量变异性达到几微米，从而得到与实际形状不符的测量结果。为了确保工业机械的安全性，必须评估加工精度是否满足要求。因此，由于测量值的变化，即使实际上是符合的形状也可能被评估为不符合，这可能会导致不必要的成本增加。 AIST一直致力于确保工业机械零件等三维形状测量的准确性，并已经开发了评估齿轮形状测量精度的方法和评估3D打印机成型精度的方法。此外，近年来，随随着汽车产业质量管理系统标准IATF16949的发布，对工业机械零件的质量要求变得越来越严格。因此，研究所扩大了测量对象，包括涡轮叶片等各种各样的工业机械零件，并一直在推进技术开发以提高形状测量的可靠性。 为了确保工业机械零件的加工精度，需要使用接触式 CMM 进行高精度地形状评估。 特别是曲率半径小的曲面形状变化很大，因此需要以密集的间隔进行测量。 在使用接触式CMM进行测量时，会获取探针球接触被测物时的中心位置。 在传统方法中，通过计算垂直于连接相邻探针球中心位置的直线或平面的方向来估计探针球半径需要校正的方向，并在该方向上进行探针半径校正。然而，由于接触式三坐标测量机的机械误差导致采集的探针球的中心位置包含亚微米级的噪声，相邻探针球中心位置构成的直线会倾斜，补偿探针半径的方向也会偏移，导致测量偏差可能会达到几微米。 此时，测量曲率半径为几毫米或更小的曲面形状的间隔越细密，相邻探针球中心位置形成的直线偏差就越大。 因此，AIST开发了一种方法，将图像处理和表面粗糙度测量中使用的形态学处理应用于接触式CMM的测量值，并修正探针半径。在形态学处理中，通过向图像数据中添加或删减某些特定形状（例如圆形），进行去除噪声或强调轮廓的处理。在本研究中，假设探针球是一个完美的圆，研究人员通过计算从探针球中心位置生成的与圆形形状相切的曲线来估计被测物体的形状。新方法与传统方法的不同之处在于，它消除了在探针球通过的区域内需要进行探针半径校正的步骤，从而减少了测量数据的误差。 此次开发的接触式 CMM 测量的探头半径校正方法，除了用于涡轮叶片之外，还可以用于工业机械部件的形状评估。为了实现更精确的零部件形状评估，研究人员将进一步拓展该项目的研究成果，假设探针球不是一个完美的圆，并将探针球的实际形状纳入计算中，以进一步提高弯曲形状的测量精度。 这项研究成果的详细说明已于2024年9月11日在《Precision Engineering》上在线发表。（DOI：10.1016/j.precisioneng.2024.09.009）

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发布时间: 2024-11-11

52. 中国科学院精密测量院在液体太赫兹波产生机制的理论研究方面获进展

李晓萌

太赫兹波在通讯和成像等方面颇具应用价值。强场超快激光与物质非线性相互作用是产生太赫兹波的重要方式之一。等离子体、气体、晶体等太赫兹产生介质相关的实验与理论研究较为充分。然而，液体水是很强的太赫兹波吸收介质，尚未有其产生太赫兹波的报道。2017年，实验发现，液体薄膜厚度或液体束直径降到微米量级时，太赫兹波的辐射大于吸收。这开启了液体太赫兹波研究的新方向。 近年来，液体太赫兹波领域有实验报道，但实验观测到的较多现象均与其他介质的结果不同。例如：单色激光场可以有效地产生液体太赫兹波，而气体介质需要特定相位差的双色激光；液体太赫兹波的产率与驱动激光的能量是正比关系，而气体介质中是平方关系；在一定范围内液体太赫兹波的产率随激光的脉冲宽度的增加而增加，而气体介质相反；在双色激光的驱动下，液体太赫兹波出现非调制信号，在气体介质中却未见类似信号。复杂无序的液相体系的理论研究一直是难题，以上现象难以用已有理论来解释。科研人员只能基于之前的等离子体模型和界面效应等，来解释一些高光强下的宏观实验结果。 近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员卞学滨和博士研究生李正亮，提出了产生液体太赫兹波的位移电流模型，可以系统解释上述实验观测到的系列反常现象。该微观机制模型的物理图像如图所示：液体的无序结构使得电子波包局域化，同时不同分子的外层电子的能量受到环境的影响而发生移动，在强场激光的作用下不同分子的外层电子发生跃迁，产生非对称体系的位移电流。这些跃迁的能量差在太赫兹能量区域，进而辐射出太赫兹波。同时，该工作表明原子核的量子效应起到关键作用，并预言太赫兹辐射可以研究液体的同位素效应。 上述成果是卞学滨团队在液相强场超快动力学研究领域继高次谐波统计涨落模型之后的又一理论进展。相关研究成果以Terahertz radiation induced by shift currents in liquids为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。

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发布时间: 2024-04-18

53. 美国芯片计划宣布向半导体研究公司制造业联盟公司（SRC）提供2.85亿美元，用于建立专注于数字孪生技术的美国制造业研究所

李晓萌

近日，美国政府宣布，美国商务部和半导体研究公司制造联盟公司（SRC）正在进行谈判，由美国商务部向SRC提供2.85亿美元，用于建立和运营总部位于北卡罗来纳州达勒姆的美国制造业研究所。这笔投资总计10亿美元，将支持美国首个芯片制造研究所的成立。这家名为 SMART USA （Semiconductor Manufacturing and Advanced Research with Twins USA，美国半导体制造和先进研究与数字孪生）的新研究所将专注于开发、验证和使用数字孪生，以改进国内半导体设计、制造、先进封装、组装和测试工艺。SMART USA将加入现有的17个机构网络，旨在提高美国制造业的竞争力，促进强大的研发基础设施。SRC是北卡罗来纳州研究生态系统的重要组成部分，包括与北卡罗来纳州大学长达数十年的关系。 美国商务部长Commerce Gina Raimondo表示：“美国在世界舞台上的技术领先地位取决于其与全球最优秀、最聪明的人合作的能力。”。“在拜登总统和哈里斯副总统的领导下，我们通过建立SMART美国研究所，为更好地维护美国国家安全和进一步的技术创新开辟了新的途径。凭借新的数字孪生能力，美国正在创造无与伦比的机会，与世界各地的专家和研究人员合作，开发半导体行业技术进步的下一个前沿。” 数字孪生是复制物理对象（如芯片或复杂机械）的虚拟模型。工程师和研究人员可以在将这些虚拟模型应用于现实生活之前，使用它们进行数字化设计、开发和测试过程。基于数字孪生的研究还可以利用人工智能等新兴技术来优化芯片设计，提高生产效率，并通过简化操作和减少昂贵的调整来降低成本。此外，这些技术将通过提供实时反馈、基于地点的学习和接触以前无法访问的系统来扩大劳动力机会。通过数字孪生，研究人员和技术人员可以开发新的技术技能、工具、机械系统和化学品，同时保护工作场所的安全。 总统科技助理兼白宫科技政策办公室主任Arati Prabhakar表示：“此次的宣布是拜登总统领导下的又一步，旨在将半导体制造业带回美国，并投资于赢得未来所需的研发。”。“通过《CHIPS和科学法案》，我们正在促进私营部门的投资，这些投资正在推动为许多其他行业提供食物的供应链。我们正在创造高薪工作，以支持家庭并改变人们的生活。” SMART USA将召集公司、初创公司、研究人员和学术界，提供对实物资产和新型数字能力的访问，以： ·加快开发和采用先进的半导体技术。通过简化这一流程并缩短上市时间，SMART USA将有助于加快美国芯片设计和制造的创新。 ·缩短芯片生产的时间和成本。该研究所将使用数字孪生技术实施高效的设计和验证方法，从而大幅削减开支并提高生产率。 ·为下一代半导体工人提供培训机会：这包括制定旨在技能发展和劳动力准备的计划。 美国商务部负责标准与技术的副部长兼美国国家标准与技术研究院（NIST）院长Laurie E.Locascio表示：“数字孪生技术可以为美国半导体研发生态系统的创新开辟新的前沿。”。“通过新的SMART美国研究所，美国正在扩大其半导体制造和研发能力，并加强国内半导体研发生态系统，这将成为未来几年的关键创新引擎。” SMART USA执行董事Todd Younkin表示：“我们很荣幸CHIPS美国认可SMART USA Institute在推动半导体创新方面的关键作用。作为CHIPS Manufacturing USA Institute，这一称号重申了我们致力于促进整个半导体生态系统的协作和卓越。SMART USA Manufacturing Institute的核心是将人们团结在一起，形成一个有凝聚力的团队。通过这种合作，我们利用了合作伙伴的集体优势和专业知识。团队合作是我们战略的基石，正是通过这种共同努力，我们才能成功实现我们雄心勃勃的目标。”。 SMART USA及其计划成员遍布30多个州，预计将有150多个合作伙伴实体代表工业、学术界以及供应链设计和制造的各个领域。合作伙伴还包括10个国家实验室、5个美国制造研究所、5个经济发展机构和4个工会团体。CHIPS美国制造研究所将加入现有的17个研究所网络，旨在提高美国制造业的竞争力，促进强大的研发基础设施。 SMART USA的目标是在五年内： ·召集半导体设计、制造、先进封装、组装和测试行业的利益相关者，在协作环境中应对与数字孪生相关的共同挑战； ·通过使用数字孪生改进产能规划、生产优化、设施升级和实时工艺调整，将美国芯片开发和制造成本降低35%以上； ·将半导体制造、先进封装、组装和测试的开发周期缩短30%，加快相关创新技术的开发和采用，包括突破性的工具、材料和制造工艺； ·证明与半导体制造相关的温室气体排放量减少了25%；和 ·对10多万名工人和学生进行数字孪生技术培训。 此次的公告建立在政府在经历了几十年的离岸外包后将制造业带回美国的历史性工作的基础上。对SMART USA等研发项目的投资将确保美国在未来保持制造业的前沿地位。拜登总统具有里程碑意义的“投资美国”议程包括关键的税收激励和融资机会，这有助于促进21世纪各行业近1万亿美元的私营部门投资承诺。

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发布时间: 2025-01-03

54. 布鲁克海文国家实验室（BNL）研究团队使用先进的X射线成像技术探索单个细胞

李晓萌

每一种植物、动物和人都是微小、特化细胞的丰富缩影。这些细胞本身就是世界，每个细胞都有自己独特的部分和过程，肉眼无法看到。能够以纳米分辨率看到这些微观构建块的内部运作而不损害其精细的细胞器一直是一个挑战，但来自美国能源部（DOE）布鲁克海文国家实验室不同学科的科学家已经找到了一种使用多种技术对单个细胞进行成像的有效方法。捕捉这些图像的迷人过程发表在《Communications Biology》期刊中。 能够理解细胞的内部结构、化学物质和蛋白质在细胞内的相互作用方式，以及这些相互作用如何以纳米分辨率发出某些生物过程的信号，可以在医学、农业和许多其他重要领域产生重大影响。这项工作也为更好的生物成像技术和优化生物成像的新仪器铺平了道路。 布鲁克海文实验室的结构生物学家Qun Liu说：“研究人类细胞及其内部的细胞器令人兴奋，但我们结合了硬X射线计算机断层扫描和X射线荧光成像的多模式方法有很多机会受益。我们可以研究致病真菌或有益细菌。我们不仅可以看到这些微生物的结构，还可以看到细胞以不同方式相互作用时发生的化学过程。” 拔出生命的基石之一 在研究人员开始成像之前，他们最大的挑战之一就是准备样本本身。该团队决定使用来自人类胚胎肾（HEK）293系的细胞。众所周知，这些细胞易于生长，但很难进行多次X射线测量。即使它们很小，细胞也很容易受到X射线引起的损伤。 科学家们经过了一个谨慎的多步骤过程，使样本更加坚固。他们使用多聚甲醛来化学保存细胞的结构，然后让机器人通过将样品浸入液态乙烷中快速冷冻样品，将其转移到液氮中，最后冷冻干燥以去除水分，但保持细胞结构。一旦这一过程完成，研究人员将冻干细胞置于显微镜下，对其进行定位和标记，以进行靶向成像。 直径仅为12-15微米（人类头发的平均厚度为150微米），设置用于测量的样品并不容易，特别是对于不同光束线上的测量。该团队需要确保细胞的结构能够在高能X射线的多次测量中幸存下来，而不会造成重大损坏，并且细胞可以可靠地保持在一个地方进行多次测量。为了克服这些障碍，科学家们创建了标准化的样品架，用于多台设备，并实施了光学显微镜，以快速发现和成像细胞，并最大限度地减少可能损坏细胞的长时间X射线照射。 多模态测量 该团队使用了在布鲁克海文的美国能源部科学办公室用户设施国家同步辐射光源II（NSLS-II）发现的两种成像技术——X射线计算机断层扫描（XCT）和X射线荧光（XRF）显微镜。 研究人员在全场X射线成像（FXI）光束线上收集了XCT数据，该数据使用X射线告诉科学家细胞的物理结构。断层扫描使用X射线显示固体样品的横截面。一个熟悉的例子是CT扫描，医生用它来对身体任何部位的横截面进行成像。 研究人员收集了XRF显微镜数据，这些数据在亚微米分辨率X射线光谱（SRX）光束线上提供了更多关于细胞内化学元素分布的线索。在这项技术中，研究人员将高能X射线直接照射到样品上，激发材料并使其发出X射线荧光。X射线发射有其独特的特征，让科学家确切地知道样品由哪些元素组成，以及它们是如何分布以实现其生物功能的。 FXI首席束线科学家Xiaonghui Xiao说：“我们有动力根据各自提供的独特互补信息将XCT和XRF成像结合起来。”。“荧光为我们提供了许多关于细胞内微量元素及其分布的有用信息。这对生物学家来说是非常关键的信息。不过，在许多细胞上获得高分辨率的荧光图可能非常耗时。即使只是二维图像，也可能需要几个小时。” 这就是使用XCT获得细胞3D图像的地方。这些信息可以帮助将荧光测量引导到特定的感兴趣位置。它为科学家节省了时间，提高了吞吐量，还确保了样本不需要长时间暴露在X射线下，从而减轻了对脆弱细胞的潜在损伤。 SRX的束线科学家Yang Yang表示：“这种相关方法提供了有用的、互补的信息，可以推进几个实际应用。”。“对于药物输送这样的事情，可以识别特定的细胞器子集，然后在治疗过程中重新分配特定的元素时可以追踪它们，让我们更清楚地了解这些药物是如何在细胞水平上起作用的。” 尽管成像技术的这些进步为细胞世界提供了更好的视角，但仍然存在挑战和进一步改进成像的方法。作为NSLS-II实验工具III项目的一部分，Yang是即将推出的定量细胞断层扫描（QCT）波束线团队的科学负责人，该项目将致力于生物成像。QCT是一种全场软X射线断层扫描束线，用于以纳米级分辨率对冷冻细胞进行成像，而不需要化学固定。这种低温软X射线断层扫描束线将与当前的方法相辅相成，为细胞结构和功能提供更多细节。 未来的研究结果 虽然能够窥探构成人体系统的细胞是令人着迷的，但能够了解攻击和破坏这些系统的病原体可以使科学家在抗击传染病方面具有优势。 Liu解释说：“这项技术使我们能够研究病原体与其宿主之间的相互作用。”。“我们可以在感染前观察病原体和健康细胞，然后在感染期间和之后对它们进行成像。我们将注意到病原体和宿主的结构变化，并更好地了解这一过程。我们还可以研究人类微生物组中有益细菌或与植物共生的真菌之间的相互作用。” Liu目前正与美国能源部生物与环境研究项目的其他国家实验室和大学的科学家合作，研究高粱与炭疽病病原真菌Colletotrichum sublineola之间的分子相互作用，炭疽病会损害植物的叶子。高粱是美国能源部的一种主要生物能源作物，也是世界上第五大谷物作物，因此，通过了解这种毁灭性真菌的策略以及高粱的防御机制如何在细胞和分子水平上发挥作用，人类将受益匪浅。 能够看到这样的规模，可以让科学家深入了解病原体对作物、环境甚至人体发动的战争。这些信息可以帮助开发正确的工具来对抗这些入侵者，或者修复在基础层面无法最佳工作的系统。第一步是能够看到一个人眼无法看到的世界，同步加速器科学的进步已被证明是揭开这个世界的有力工具。 这项工作得到了布鲁克海文实验室指导的研究和开发基金以及美国能源部科学办公室的支持。

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发布时间: 2024-08-20

55. 莱斯大学研究人员利用手性声子来实现转化量子效应

李晓萌

量子材料是未来闪电般快速、节能的信息系统的关键。然而，利用它们的转化潜力的问题在于，在固体中，大量的原子往往会淹没电子的奇异量子特性。 莱斯大学量子材料实验室的研究人员、科学家Hanyu Zhu发现，当原子绕圈运动时，它们也能创造奇迹:当稀土晶体中的原子晶格随着一种被称为手性声子的螺旋形振动而变得活跃时，晶体就会变成磁铁。这项研究得到了美国国家科学基金会两项研究拨款的部分支持，其中包括一项职业奖，其中一名作者是美国国家科学基金会研究生研究员。这项研究发表在《Science》杂志上。 根据这项研究，将氟化铈暴露在超快的光脉冲下，会使它的原子跳舞，暂时利用电子的自旋，使它们与原子旋转对齐。由于原子只在特定的频率下旋转，并且在较低的温度下运动更长的时间，额外的频率和温度相关的测量进一步证实了磁化是由于原子的集体手性舞蹈而发生的。 “原子运动对电子的影响是令人惊讶的，因为电子比原子轻得多，也快得多，”朱说。“如果原子顺时针或逆时针运动，也就是说，在时间中向前或向后运动，物质的性质将保持不变——物理学家将这种现象称为时间反转对称。” 原子的集体运动打破时间反转对称性的想法是相对较新的。手性声子现在已经在一些不同的材料中得到了实验证明，但它们究竟是如何影响材料性质的还不是很清楚。 Zhu说:“我们决定专注于一种叫做自旋声子耦合的迷人现象。”自旋声子耦合在诸如向硬盘上写入数据之类的实际应用中起着重要作用。 在他们的新实验中，朱和团队成员必须找到一种方法来驱动原子晶格以手性方式移动。这既需要选择合适的材料，也需要在合作者的理论计算的帮助下，以合适的频率产生光，使其原子晶格形成漩涡。 除了从研究结果中获得对自旋声子耦合的见解外，实验设计和设置将有助于为磁性和量子材料的未来研究提供信息。

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发布时间: 2024-02-29

56. 巴西国家计量、质量和技术研究院（Inmetro）发布法定计量监管议程的更新

李晓萌

为了跟上不断的技术发展，满足受监管部门和社会的需求，巴西国家计量、质量和技术研究院（Inmetro）于2024年4月16日发布了第147号法令，旨在更新2024年和2025年的监管议程，特别是关于法律计量局预测产品相关措施的制定和改进。 为了改进技术法规，《法定计量监管议程》致力于推动所有领域的透明度、可预测性和安全性，涵盖公司、实验室和公民。议程上的每一个监管项目都有权重塑现有标准，引入新的要求，甚至废除不再为公共利益服务的法律，从而促进一个与集体福利相一致的更公平的监管环境。 Inmetro计量技术监管部门（Diart）负责人Ana Gleice da Silva Santos表示，除了社会已知的主题，如计时转速表和酒精测试仪（酒精测试仪），法律计量局将在2024/2025两年期监管议程中解决新问题。 Ana Gleice da Silva Santos表示：“考虑到该国电动汽车车队的不断增长，我们将在议程中处理新的问题，如发电站，因为该国的供应规则必须向公民明确。”。 Inmetro总裁Márcio AndréBrito表示，这项措施是确保该国法规有效性的重要一步，促进对新技术和市场需求的适应，此外还加强了Inmetro对向巴西消费者提供的产品质量和安全的承诺。

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发布时间: 2024-06-12

57. 美国能源部公布“科学、安全和技术人工智能前沿”（FASST）计划的路线图

李晓萌

近日，美国能源部（DOE）公布“科学、安全和技术人工智能前沿”（Frontiers in Artificial Intelligence for Science, Security, and Technology ，简称FASST）计划的路线图，以帮助利用人工智能造福公众。美国政府必须发展这项关键技术的能力，通过FASST，美国能源部及其17个国家实验室旨在与学术和行业合作伙伴合作，为科学、能源和国家安全建立世界上最强大的综合科学人工智能系统。 美国能源部长Jennifer M.Granholm表示：“人工智能是一种创新技术，可以帮助推动能源技术的突破，加强我们的国家安全。”。“FASST建立在美国能源部作为17个国家实验室的先进超级计算和研究基础设施的管家的角色之上，以提供人工智能的国家能力，并在未来几十年内实现技术突破。” 美国能源部发布了其FASST路线图：它利用的关键能源部基础设施，它将为国家利益提供的资产，以及它提供国家人工智能能力的组织框架。FASST将改造能源部用户设施产生的庞大科学数据库，使其为人工智能做好准备，并构建下一代高能效人工智能超级计算机。这种国家人工智能能力将使美国研究人员，包括国家实验室的4万名科学家，能够开发出值得信赖的基础人工智能模型，以实现各种科学和能源应用的突破。从发现新的电池材料，到部署智能电网基础设施，甚至实现融合的突破，人工智能可以帮助加速科学发现，并实现新的、负担得起的清洁能源技术。这些功能还将被用来提供对大规模人工智能系统属性的洞察，并促进安全、安保、可信度和隐私。 FASST计划特别关注以下四个相互关联的支柱领域：人工智能就绪数据（AI-ready data）；前沿规模的人工智能计算基础设施和平台；安全、可靠和值得信赖的人工智能模型和系统；人工智能应用程序。 美国能源部已经通过国家实验室证明了人工智能在科学突破方面的早期成功。 ·劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布与BridgeBio合作，对一种使用人工智能和超级计算基础设施设计的癌症药物进行临床试验； ·太平洋西北国家实验室宣布与微软合作，利用人工智能发现了一种新的电池材料； ·美国能源部企业已经在开发更多的基础模型。 FASST打算利用这些早期的成功以及美国能源部成功的公私合作历史，提供国家人工智能能力，以满足国家安全、能源安全和科学发现任务的需求。

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发布时间: 2024-08-20

58. 美国国家科学基金会（NSF）宣布投资2000万美元用于量子纳米制造基础设施

李晓萌

近日，美国国家科学基金会（NSF）宣布了一项近2000万美元的投资，将支持在科罗拉多大学博尔德分校建造一个纳米级制造设施，以加快原子光子量子器件的联合设计和开发，使美国成为量子科学和工程的全球领导者。 新的美国国家科学基金会国家量子纳米制造厂（NQN）将实现量子器件的制造、表征和封装能力，这对推进从量子计算机和网络到原子钟和先进量子传感器的应用至关重要。NQN是由美国国家科学基金会的中型研究基础设施1（中型RI-1）计划资助的，将成为一个面向学术、政府和工业用户的开放式国家设施。 美国国家科学基金会主任Sethuraman Panchanathan说：“美国研究人员需要尖端工具才能保持在科学技术的前沿。”。“通过对美国国家科学基金会的国家量子纳米晶圆厂等基础设施进行战略投资，我们正在加强所有美国人的机会，并将美国定位为量子科学和技术的全球领导者。” NQN设施将采用尖端仪器，在可能包括高真空和低温的环境中，推进由中性原子和离子构建的量子器件所面临的设计、制造、工艺开发和异质集成挑战，这些量子器件与光学光子接口并进行处理。目前，量子系统依赖于需要复杂控制的大块光学，该设施所支持的新技术将使更多研究人员能够访问集成量子系统，并加速其向更广泛用途的转化。 此外，NQN将成为多样化学生群体和劳动力发展倡议的包容性教育中心。培训参与科学、技术、工程和数学研究基础设施设计和实施的多样化劳动力是中等规模RI-1计划的关键组成部分。 中型RI项目提供了一个灵活的、机构范围的流程，为主要研究仪器项目和主要多用户设施之间的中型实验研究能力提供资金。这一水平的资金——400万美元至高达但不包括2000万美元的中等规模RI-1和2000万美元至1亿美元的中等研究基础设施2项目——可以支持设施、设备、仪器或计算硬件或软件的任何组合，以及支持这些组合的必要人力资本。

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发布时间: 2024-07-26

59. 新墨西哥大学成立量子新墨西哥研究所

李晓萌

近日，新墨西哥大学（UNM）正与桑迪亚国家实验室合作，启动该大学最新的研究中心——量子新墨西哥研究所（QNM-I）。新墨西哥州的科学家在量子信息科学的发展中发挥了先锋作用。 “新墨西哥州在量子信息科学（QIS）发展中的作用将对未来的技术至关重要，”UNM杰出教授、QNM-I创始主任Ivan Deutsch说。 第一次量子革命影响着我们的日常生活。它是数字世界的核心，是我们使用的一切的基础，比如我们的智能手机和GPS导航；第二次量子革命将推动信息技术的发展。 Deutsch说：“我们的科学家通过UNM和国家实验室的活动，帮助发起了第二次量子革命，我相信QNM-I将在此基础上再接再厉，使新墨西哥州因其强大的量子科学和工程活动而成为全国的焦点。”。 UNM已经毕业于40多个物理学博士学位，他们现在是全国学术界、国家实验室和工业界的QIS领导者，最终加强了与世界各地合作伙伴的合作机会。在过去的10年里，联合国大学和桑迪亚实验室之间的合作关系培养了一种团队合作的氛围，参与联合国大学大挑战计划和各种合作研究项目的教员、博士后和学生研究人员都参与其中。2021年，联合国大学教务长兼学术事务执行副校长James Holloway和桑迪亚大学副首席研究官Basil Hassan为这两个机构推出了大型合作伙伴关系的“路线图”，QNM-I是通过这一举措制定的，其附加目标是劳动力和经济发展，从而加强新墨西哥州利用目前正在形成的量子信息业务的能力。 QNM-I联合主任、桑迪亚实验室量子计算机科学经理Setso Metodi表示：“我们的愿景是让新墨西哥州成为世界各地量子公司和科学家的目的地。”。 该研究所的跨学科基金会将包括大学的几个系，包括化学与化学生物学、计算机科学、电气与计算机工程、数学与统计学以及物理与天文学。 “我们非常高兴能够在UNM丰富的QIS历史的基础上，创建QNM-I，作为一项真正的跨学科和多机构的努力，由UNM研究副总裁办公室主持，”教授兼UNM研究部副总裁Ellen Fisher说。“QNM-I的建立无疑将巩固UNM作为第二次量子革命领导者的地位，为学生和博士后提供非凡的体验，并为QIS创造无与伦比的区域生态系统。” 在美国，2018年的《国家量子倡议法案》试图在全国各地的大学开展以下工作： 1.扩大受过量子信息科学和技术培训的研究人员、教育工作者和学生的数量，以开发劳动力管道； 2.促进QIS本科生、研究生和博士后多学科课程和研究机会的开发和融合； 3.解决基础研究知识缺口，包括计算研究缺口； 4.推动量子信息科学技术研究、测试和教育设施和中心的进一步发展。 量子信息与控制中心（CQuIC）将成为新QNM-I的一部分，参与其中两个NQI中心。CQuIC是国家科学基金会理论物理重点研究中心的获得者，该中心举办了一个有奖博士后研究金项目。QNM-I领导层希望通过新的研究金机会来扩大这一势头，包括量子信息科学的Sandia Gil Herrera研究金。UNM的学生还将有更多的机会参与UNM与国家实验室之间的合作研究。 Deutsch说：“QIS是一项全球性的努力，新墨西哥州是一个重要的参与者。”。“UNM桑迪亚实验室的合作伙伴关系将提高我们的国家形象，吸引一些世界上最优秀、最多元化的人才来到新墨西哥州，强大的组合将使我们能够与处于最前沿的学生和教师研究人员一起处理大型赞助项目。”

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发布时间: 2024-03-01

60. 欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）项目发布地震、次声波和水声监测传感器校准指南

李晓萌

欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）项目展示了极低频率声音和振动测量的首次可追溯性，并已发布良好实践指南。仔细监测低频声音和次声可以探测极端事件，如地震、海啸或火山喷发。国际监测系统（IMS）也使用监测站来探测核爆炸，从而检查遵守临时全面禁止核试验条约（CTBT），禁止进一步测试核武器。然而，在2018年初，许多检测系统缺乏对国际单位制（SI）的校准和可追溯性支持。这已通过现已完成的EMPIR项目“低频声音和振动测量的计量学”（19ENV03，Infra-AUV）得到解决，该项目代表了首次综合尝试解决这一领域内三个技术——空气声学、地震学和水下声学——所识别的需求。该联盟现已发布了一份关于IMS网络部署的地震声学和水声传感器系统的可追溯性良好实践指南。该指南虽然针对国际监测系统及其观测站，但也按技术组织，有独立的地震、次声波和水声传感器系统部分。为每种技术描述了完整的可追溯性和校准链——从主要实现方法到可以在野外实施的方法。在所有项目合作伙伴的投入下，每种使用的技术都有详细说明，重点是新开发的校准设施，包括主要和次要实验室校准及其现场对应物。 指南中介绍了三个案例研究，每个案例研究都说明了有助于为部署策略提供信息的好处。这些包括： ·通过分析测量不确定度的传播，从测量数据中得出的场参数的不确定度的清晰度。 ·新功能可检测传感器系统组件中的缺陷，甚至可以在后处理中纠正此类缺陷。 ·演示了为一种技术开发的现场校准方法在另一种技术中成功应用的可行性。 ·优化可以充分覆盖整个传感器阵列的参考传感器数量。 得益于Infra-AUV项目，世界上首次建立了极低频声音和振动测量的可追溯性。协调该项目的Bruns博士（PTB）关于指南表示：“这份文件总结了三年多的密集研究和开发工作，我们希望它将为整个地球科学测量领域的数据质量带来显著提升。” 这个EMPIR项目由欧盟地平线2020研究和创新计划和EMPIR参与国共同资助。

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发布时间: 2024-08-20

61. 美国白宫发布拜登政府人工智能行动行政命令一周年以来，人工智能领域的关键成就

李晓萌

2023年10月30日，美国总统拜登签署发布《安全、稳定、可信的人工智能》行政命令，以确保美国在把握人工智能（AI）的前景和管理风险方面处于领先地位。该行政命令指示采取全面行动，管理人工智能的安全和安保风险，保护美国人的隐私，促进公平和民权，为消费者和工人挺身而出，促进创新和竞争，提升美国在世界各地的领导地位等。 2024年10月30日，拜登-哈里斯政府宣布，联邦机构已按计划完成了行政命令在过去一年中赋予的每一项行动——总共一百多项。以下是自拜登总统签署行政命令以来，政府在管理人工智能风险和抓住其前景方面取得的一些最重要的成就。 管理安全和安保风险： 该行政命令指示了有史以来最大胆的行动，以保护美国人免受广泛的人工智能安全和安保风险，包括与危险生物材料、软件漏洞以及外国行为者为有害目的开发人工智能有关的风险。在过去的一年里，为了保护安全和安保，各机构采取了以下措施： ·利用《国防生产法》的授权，要求最强大的人工智能系统的开发人员向美国政府报告重要信息，包括安全和安保测试的结果。这些公司已将其红队安全测试的结果、训练强大模型的计划以及他们拥有的能够进行此类训练的大型计算集群通知了DOC。上个月，DOC提出了一项规定，要求每季度报告一次这些信息。 ·引领人工智能安全测试和评估，推进人工智能安全科学。美国DOC下属的美国人工智能安全研究所（US AISI）通过最近与两家领先的人工智能开发商签署的协议，开始对主要的新人工智能模型进行部署前测试。美国能源部（DOE）开发并扩展了其人工智能试验台和评估工具，并已将其用于测试模型对核安全的风险。 ·开发了管理人工智能风险的指导和工具。美国AISI和美国DOC国家标准与技术研究所（NIST）发布了与生成人工智能和两用基础模型相关的风险管理框架，本月早些时候，AISI发布了一份关于负责任地开发和使用化学和生物科学人工智能模型的信息请求。DoD（DoD）发布了其负责任的人工智能工具包，以使人工智能项目与DoD的道德原则保持一致。 ·发布了有史以来第一份关于人工智能的国家安全备忘录（NSM）。NSM指导联邦机构采取具体措施，确保美国引领世界安全、可靠和值得信赖的人工智能发展；使各机构能够利用尖端的人工智能实现国家安全目标，包括保护人权和民主价值观；这份重要文件是人工智能安全研究所的正式章程，将其指定为整个政府高级人工智能模型测试方法的中心，并将指导DoD和情报界快速、负责任地采用人工智能。NSM还指导创建了一个推进国家安全人工智能治理和风险管理的框架，该框架为根据民主价值观实施NSM提供了敏捷的指导，包括风险管理、评估、问责和透明度机制。 ·最终确定了核酸合成筛查框架，以帮助防止人工智能被滥用于工程危险生物材料。该框架由科学技术政策办公室（OSTP）制定，鼓励核酸合成提供商识别可能构成国家安全风险的基因序列，并实施客户筛查以降低滥用风险。从2025年开始，联邦机构将要求资助接受者从遵守该框架的供应商那里获得合成核酸。国土安全部（DHS）已经制定了一个初步框架，其中包含评估未来筛查机制有效性的原则。 ·成立了一个新的人工智能数据中心基础设施工作组。该工作组提供简化的政策协调，以根据经济、国家安全和环境目标推进数据中心开发运营。 ·已确定的措施--包括标记内容和提高透明度的方法，以降低人工智能生成内容带来的风险。DOC向白宫提交了一份关于解决这些风险的科学支持标准和技术的最终报告，而NIST则发起了一项挑战，即开发检测人工智能生成内容的方法。拜登总统强调，公众有权知道内容何时是人工智能生成的，各机构正在努力使用这些工具帮助美国人知道他们从政府收到的通信是真实的。 ·成立了人工智能安全与安保委员会（AISSB），就人工智能在关键基础设施中的安全使用向国土安全部部长提供建议。AISSB今年举行了三次会议，为开发、部署和促进人工智能系统问责制的实体制定了一套建议，这些系统有助于为数百万美国人提供基本服务。AISSB的工作补充了国土安全部为关键基础设施所有者和运营商制定的有史以来第一份人工智能安全和安保指南，该指南由各机构对所有关键基础设施部门的人工智能风险评估提供了信息。为了进一步帮助保护关键基础设施，财务主管部门发布了一份关于管理金融部门使用人工智能的安全风险的报告，能源部发布了对电网潜在风险的评估，以及人工智能可能增强电网弹性和我们应对威胁的能力的方法。 ·用于保护重要政府软件系统的人工智能试点。DoD和国土安全部进行了人工智能试点，以解决分别用于国家安全目的和民间政府组织的政府网络中的漏洞。 维护工人、消费者、隐私和公民权利 人工智能正在改变美国人购买的产品和服务，影响工作和工作场所，并引入或加剧隐私、公平和公民权利的风险。拜登总统的行政命令在每个领域都代表了美国人，在过去的一年里，各机构已经： ·制定了基本原则和实践，以及指导方针，以帮助保护和增强工人的能力，因为人工智能是为工作场所构建和使用的。美国劳工部（DOL）发布了人工智能原则和最佳实践，供雇主和开发人员以中心化工人福祉和提高工作质量的方式构建和使用人工智能。美国劳工部还发布了两份指导文件，以协助联邦承包商和雇主在工作场所部署人工智能时遵守工人保护法。此外，平等就业机会委员会为求职者和工人发布了资源，以了解人工智能的使用如何违反就业歧视法。 ·随着人工智能在医疗保健领域的开发和部署，保护患者的权利和安全，同时鼓励创新。美国卫生与公众服务部（HHS）制定了一项人工智能安全计划，以跟踪涉及人工智能在医疗环境中使用的有害事件，并评估这些危害的缓解措施。HHS还制定了在药物开发过程和AI设备中使用AI或AI工具的目标、目的和高级原则。此外，美国卫生与公众服务部最终确定了一项规则，该规则为人工智能和其他预测算法制定了首创的透明度要求，这些算法是经过认证的健康信息技术的一部分。卫生和公众服务部还敲定了一项民权法规，实施了《平价医疗法案》第1557条，该法案要求受保医疗机构在使用人工智能和其他形式的决策支持工具进行护理时，采取措施识别和减轻歧视。 ·为在教育中安全、可靠和值得信赖地设计和使用人工智能发布了指导和资源。 ·发布了关于人工智能在住房领域的非歧视性使用的指导方针，其中申明现有的反歧视禁令适用于人工智能在租户筛选和住房广告中的使用，同时解释了如何遵守这些义务。此外，消费者金融保护局批准了一项规则，要求用于房屋估值的算法和人工智能是公平的、非歧视的，并且没有利益冲突。 ·在管理公共福利项目时，为负责任和公平地使用人工智能和算法系统设置护栏。农业部的指导方针为州、地方、部落和地区政府如何管理在SNAP等关键福利计划中使用人工智能和自动化系统的风险提供了一个框架，而卫生和公众服务部发布了一项计划，为其监督的福利计划提供了类似主题的指导方针。 ·确认承诺防止和解决人工智能造成的非法歧视和其他伤害。司法部民权司召集联邦机构民权办公室和高级政府人员，促进人工智能和民权协调。随着人工智能等新技术在日常生活中变得越来越普遍，五个新机构也加入了2023年的承诺，以维护美国对公平、平等和正义的承诺。 ·先进的隐私保护，保护美国人免受人工智能造成或加剧的隐私风险。特别是，美国国家科学基金会（NSF）和美国能源部建立了一个研究网络，致力于推进隐私增强技术（PETs）的开发、部署和扩展，而NSF启动了2300万美元的隐私保护数据共享实践计划，为特定用例应用、成熟和扩展PETs，并建立测试平台以加速其采用。与此同时，美国能源部启动了一项6800万美元的人工智能科学研究项目，其中包括多个美国能源部国家实验室和其他机构为推进科学人工智能的PET所做的努力。DOC还制定了评估差异隐私保障的指导方针。管理和预算办公室（OMB）发布了一份信息请求书（RFI），内容涉及联邦机构收集、处理、维护、使用、共享、传播和处置包含个人身份信息的商业信息。OMB还发布了一份RFI，说明联邦机构的隐私影响评估如何更有效地减轻隐私风险，包括那些因人工智能和其他技术和数据能力进步而进一步加剧的风险。 利用人工智能行善 在过去的一年里，各机构一直在努力抓住人工智能的巨大潜力，包括与私营部门合作，促进有价值的人工智能用例的开发和使用，以及深化美国在人工智能创新方面的领先地位。为了更好地利用人工智能，各机构已经： ·启动了国家人工智能研究资源（NAIRR）试点，并授予150多个研究团队访问计算和其他人工智能资源的权限。NAIRR试点是由美国国家科学基金会（NSF）与美国能源部和其他政府和非政府合作伙伴共同领导的国家基础设施，为支持国家的人工智能研究和教育界提供可用资源。支持的研究团队跨越34个州，处理涉及深度伪造检测、人工智能安全、下一代医疗诊断、环境保护和材料工程的项目。 ·在美国各地推广人工智能教育和培训。美国能源部正在利用其国家实验室网络，到2025年培训500名新研究人员，以满足对人工智能人才的需求，而美国国家科学基金会已投资数百万美元用于培训未来人工智能领导者和创新者的计划。这些项目包括EducateAI倡议，该倡议帮助教育工作者在K-12到本科阶段创造高质量、包容性的人工智能教育机会，支持人工智能等领域的体验式学习，并在少数族裔服务机构建立人工智能研究能力。 ·扩大了顶尖人工智能科学家、工程师和企业家来美国的能力，包括澄清O-1和H-1B签证规则，并努力简化签证处理。 ·发布了一份关于两用基础模型的潜在收益、风险和影响的报告，其中模型权重广泛可用，包括相关政策建议。DOC的报告借鉴了与专家和利益相关者的广泛联系，包括就这一主题提交的数百条公众意见。 ·宣布了一项高达1亿美元的竞赛，以支持人工智能自主实验的应用，以加速对有针对性的、与行业相关的、可持续的半导体材料和工艺的研究和交付。 ·成立了两个新的国家人工智能研究所，用于构建人工智能工具，以推动经济部门、科学和工程领域的进步。9月成立的由美国国家科学基金会领导的人工智能研究院将为天文科学开发人工智能工具，并在科学学科中得到更广泛的应用。今年早些时候，NSF还资助了10个首届区域创新引擎（NSF引擎），其中7个专注于推进人工智能。 ·宣布进一步投资数百万美元，以促进全社会负责任的人工智能开发和使用。其中包括美国能源部在VoltAIc计划中投资1300万美元，用于使用人工智能简化许可程序和加速清洁能源部署，以及美国能源部投资6800万美元，资助人工智能进行科学研究，以加速科学规划，开发节能的人工智能模型和硬件。美国能源部还推出了人工智能促进科学、安全和技术前沿（FAST）倡议路线图和信息请求，以利用人工智能进行科学发现、国家安全、能源和电网弹性以及其他国家挑战，并建立在人工智能工具、模型和伙伴关系的基础上。美国国家科学基金会与慈善机构合作，宣布向美国44个多学科、多部门团队首次投资1800多万美元，以推进包括人工智能在内的技术的负责任设计、开发和部署，确保道德、法律、社区和社会因素融入技术创造的生命周期。 ·发布了有史以来第一份分析人工智能近期支持美国清洁能源经济增长潜力的报告。美国能源部的国家实验室还发布了一份长期重大挑战报告，确定了未来十年人工智能在能源方面的机遇。 ·发布了人工智能如何帮助我们实现国家最大愿望的愿景。人工智能愿景设定了目标，为所有人创造一个更好的健康和机会的未来，减缓气候变化，提高抵御能力，建立强大的基础设施和制造业，确保政府为每个美国人服务，等等。为了促进这些目标的实现，HHS推出了CATALYST，这是一个研发项目，专注于在临床试验开始前利用人工智能更好地预测药物的安全性和有效性。作为补充，总统科学技术顾问委员会还撰写了一份报告，概述了人工智能在彻底改变和加速科学发现方面的潜力。 ·发布了解决人工智能和知识产权交叉领域重要问题的指南。为了推进创新，美国专利商标局（USPTO）发布了指导文件，涉及人工智能辅助发明的可专利性、涉及人工智能技术相关发明的专利权利要求的主题资格，以及在USPTO的诉讼中使用人工智能工具。 将人工智能和人工智能人才引入政府 人工智能可以帮助政府为美国人民提供更好的结果，尽管联邦机构使用人工智能也可能带来歧视和不安全决策等风险。此外，将人工智能和支持人工智能的专业人员带入政府对于管理这些风险和机遇以及推进其他关键的人工智能任务至关重要。在过去的一年里，各机构已经： ·发布了有史以来第一个政府范围内的政策，以加强治理，降低风险，并推进联邦使用人工智能的创新。OMB的历史性政策M-24-10要求各机构在以可能影响美国人权利或安全的方式使用人工智能时实施具体的保障措施。这些保障措施包括一系列强制性风险管理实践，以可靠地评估、测试和监测人工智能对公众的影响，并为政府如何使用人工智能提供更大的透明度。OMB的政策还指示各机构指定首席人工智能官来协调其整个机构对人工智能的使用，同时扩大和提高其人工智能员工队伍的技能，消除将人工智能用于各种目的的障碍——从应对气候变化到促进公共健康和安全。 ·发布了一项政府范围内的政策，以推动联邦机构负责任地收购人工智能。OMB本月发布的M-24-18有助于确保联邦机构在获得人工智能时，拥有管理风险、促进竞争市场和合作进行战略规划所需的信息和工具。这项工作指导联邦政府——美国经济中最大的买家——通过负责任地行使其购买力来推进人工智能创新和风险管理。 ·通过人工智能人才激增，联邦政府雇佣了250多名人工智能从业者。技术人才计划加大了人工智能人才的招聘力度，总统创新研究员带来了他们的第一批人工智能人才，国土安全部建立了迄今为止有30多名成员的人工智能团队，美国数字团队为早期职业技术人员加入联邦服务提供了途径。人工智能人才在实现关键的人工智能优先事项方面发挥了重要作用，从使用人工智能提供顶级政府服务，到保护公众使用人工智能的权利和安全。 ·成立了首席人工智能委员会，以协调跨机构的最佳实践和资源共享，以实施OMB的指导，并协调机构计划和运营中人工智能的开发和使用。 ·为联邦人工智能用例清单引入了扩展的报告说明，包括识别影响权利或安全的用例，以及该机构如何根据OMB的政策应对相关风险。 ·支持公共利益技术生态系统。在人工智能人才激增的基础上，白宫宣布向政府、学术界和民间社会提供资金，支持教育和职业道路，这将有助于确保政府能够获得多样化、以任务为导向的技术人才。 ·启动了新的招聘机构，将人工智能和人工智能人才引入机构。作为人工智能人才激增的一部分，人事管理办公室（OPM）授予了新的招聘权限，包括直接招聘权限和例外服务权限，以便各机构迅速引进顶级人工智能和人工智能赋能人才，并发布了基于技能的招聘和薪酬及休假灵活性指南，以使各机构能够雇佣和留住人工智能和AI赋能人才。此外，OPM还与合作伙伴合作举办了三场全国技术到政府职业博览会，将公众与政府中的人工智能和技术工作联系起来，向3000多名求职者展示了64家联邦、州和地方政府雇主的职位。 提升美国在海外的领导地位 拜登总统的行政命令指示开展工作，领导全球努力捕捉人工智能的潜力，降低人工智能的风险，并确保人工智能的负责任治理。为了推进这些目标，政府已经： ·发起并通过了一项具有里程碑意义的联合国大会决议。该决议获得一致通过，有100多个共同提案国（包括中华人民共和国），为世界各国制定了一个共同愿景，即促进安全可靠地使用人工智能来应对全球挑战。 ·与外国领导人就加强人工智能的国际规则和规范进行了接触，包括在2023年英国人工智能安全峰会和2024年5月的人工智能首尔峰会上，副总统哈里斯代表美国出席了会议。在英国，副总统哈里斯公布了一系列美国倡议，以促进人工智能的安全和负责任的使用，包括在DOC建立AISI。 ·宣布建立人工智能安全研究所和其他政府支持的科学办公室的全球网络，以在技术层面推进人工智能安全。该网络将于11月在旧金山举行的首届网络会议上正式启动，将加速关键信息交流，推动共同或兼容的安全评估和政策。 ·扩大全球对美国领导的《关于负责任地使用人工智能和自主性的政治宣言》的支持。56个国家现在支持该政治宣言，该宣言概述了负责任地开发、部署和使用军事人工智能能力的一套规范。DoD扩大了其国际国防人工智能伙伴关系的范围，使全球负责任的人工智能实践与《政治宣言》的规范保持一致。 ·为美国参与全球人工智能标准和与人工智能相关的关键基础设施主题制定了全面的计划。NIST和DHS将分别在90天内报告根据这些计划采取的优先行动。 ·签署了欧洲委员会《人工智能与人权、民主和法治框架公约》。这是第一个关于人工智能的多边条约，有力地肯定了现有人权义务与人工智能活动的相关性，并为政府负责任地使用人工智能奠定了国际法的坚实基础。美国的签署反映了其致力于确保人工智能技术的设计、开发、使用和管理方式促进对人权和民主价值观的尊重。 ·领导制定了《人工智能技术负责任政府实践联合声明》。自由在线联盟的41个国家承诺的联合声明呼吁各国政府负责任地开发、使用和采购人工智能，包括尊重国际义务和承诺，评估人工智能系统的影响，进行持续监测，确保充分的人力培训和评估，与公众沟通和回应，并提供有效的补救措施。 ·美国国务院和美国国际开发署发布了资源，以推进全球人工智能研究和人工智能在经济发展中的应用。《全球发展中的人工智能》手册纳入了NIST人工智能风险管理框架的原则和实践，以指导人工智能在国际环境中的负责任开发和部署，而《全球人工智能研究议程》则概述了推进人工智能安全、负责任和可持续全球发展和采用的优先事项。

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发布时间: 2024-12-06

62. 美国费米国家加速器实验室（FNAL）超导量子材料和系统中心（SQMS）研究人员在传输量子比特研究方面取得进展

李晓萌

近日，美国能源部费米国家加速器实验室超导量子材料与系统中心的科学家和工程师，?已经以0.6毫秒的记录值实现了超导transmon量子位寿命的可重复改进。这一结果是通过一种创新的材料技术实现的，该技术消除了器件中的一个主要损耗源。 这些结果已发表在《Nature Partner Journal Quantum Information》期刊上。 量子器件如量子位对于存储和操纵量子信息至关重要。量子位的寿命，即相干时间，决定了在错误发生之前数据可以存储和处理多长时间。这种现象被称为量子退相干，是操作量子处理器和传感器的关键障碍。 这种被称为“表面封装”的新工艺在制造过程中保护量子位的关键层，并防止在这些器件的表面和界面形成有问题的“有损”氧化物。通过仔细研究和比较各种材料和沉积技术，SQMS研究人员研究了不同的氧化物，这些氧化物可以延长量子位的寿命，减少损耗。 费米实验室的高级科学家、SQMS中心量子技术推进负责人Alexander Romanenko说：“SQMS正在突破量子位性能的极限。”。“这些努力表明，对工艺和材料进行系统审查，并首先解决最重要的问题，是推动量子位相干性的关键。追求器件制造和表征，与材料科学携手合作，是深化我们对损耗机制的科学理解，并在未来改进量子器件的正确方法。” 量子位最大的障碍：相干时间 量子位有很多种类型。量子计算机的这些基本构建块处理信息的方式与经典计算机不同，而且可能更快。量子位存储量子信息的时间越长，它在量子计算机中的应用潜力就越大。 自2020年成立以来，SQMS研究团队一直致力于了解transmon量子位中误差和退相干的来源。这种类型的量子位在由衬底（如硅或蓝宝石）顶部的金属铌层组成的芯片上图案化。许多人认为这些超导量子位是量子计算机最先进的平台。美国和世界各地的科技公司也在探索它们。 然而，科学家们仍然必须克服一些挑战，量子计算机才能实现他们解决以前无法解决的问题的承诺。用于创建这些量子位的材料的特定特性可能导致量子信息的退相干。在SQMS，对这些特性和损失缓解策略进行更深入的科学理解是一个活跃的研究领域。 为了使量子位使用寿命更长，请关注材料 研究transmon量子位损耗的SQMS科学家指出，铌表面是罪魁祸首。这些量子位是在真空中制造的，但当暴露在空气中时，铌表面会形成氧化物。尽管这个氧化物层很薄——只有大约5纳米——但它是能量损失的主要来源，并导致更短的相干时间。 Romanenko说：“我们之前的测量表明，铌是这些量子位的最佳超导体。虽然金属损耗接近零，但铌表面氧化物是有问题的，也是这些电路损耗的主要驱动因素。”。 SQMS的科学家们建议在制造过程中对铌进行封装，使其永远不会暴露在空气中，因此不会形成氧化物。虽然他们对哪种材料最适合封盖有一个假设，但确定最佳材料需要进行详细研究。因此，他们用不同的材料，包括铝、钽、氮化钛和金，系统地测试了这项技术。 每次尝试覆盖层时，SQMS的科学家都会在费米实验室、埃姆斯国家实验室、西北大学和坦普尔大学的材料科学实验室使用几种先进的表征技术分析材料。量子比特的性能是在费米实验室SQMS量子车库的稀释冰箱内测量的。这种低温设备将量子位冷却到绝对零度以上一点点。结果表明，与没有覆盖层（包含氧化铌层）的样品相比，研究人员可以制备出相干提高2到5倍的量子位。 研究小组发现，封端过程提高了研究中探索的所有材料的一致性时间。在这些材料中，钽和金被证明是实现更高相干时间的最有效材料，平均相干时间为0.3毫秒，最大相干时间高达0.6毫秒。这些结果进一步揭示了这些量子位中损耗的性质、层次和机制。发现它们是由非晶氧化物和界面的存在所驱动的。 “在制造量子位时，有许多或多或少隐藏的变量会影响性能，”费米实验室的科学家、SQMS纳米制造小组和工作组负责人Mustafa Bal说。“这是第一次在不同的制造设施中，在固定几何形状的芯片上，一次非常仔细地比较一种材料变化和一种工艺变化。这种方法确保了我们开发出可重复的技术来提高量子位的性能。” 连贯时间：我们已经走了多远 作为SQMS中心国家纳米制造工作组的一部分，这些团队在不同的设施中制造和测试量子位。费米实验室领导了由Bal领导的SQMS纳米制造小组，在芝加哥大学普利兹克纳米制造厂制造量子位。其他设施包括拥有量子铸造厂的量子计算公司Rigetti Computing和美国国家标准与技术研究所博尔德实验室。两者都是SQMS中心的旗舰合作伙伴。在Rigetti的商业铸造厂制造芯片证明，该技术易于在行业中复制和扩展。 Rigetti计算机公司量子系统高级副总裁Andrew Bestwick表示：“在Rigetti计算公司，我们希望制造尽可能好的超导量子位，以制造尽可能最好的量子计算机，而以可复制的方式延长量子位的寿命一直是最困难的问题之一。”。“这是该领域能够在二维芯片上实现的领先的transmon相干时间之一。最重要的是，这项研究以对量子位损耗的科学理解为指导，从而在不同实验室和我们的制造设施中实现了再现性。” 在NIST，科学家们对使用量子技术对光子、微波辐射和电压进行基本测量感兴趣。“这是一个伟大的团队努力，也是一个很好的旗帜，它表明了我们已经走了多远，也表明了我们仍然面临的挑战，”NIST物理学家Peter Hopkins说，他领导着超导电子小组，也是SQMS中心国家纳米制造工作组的主要成员。 在这项工作之后，SQMS的研究人员继续进一步推动量子位的性能前沿。下一步包括设计创造性和稳健的纳米制造解决方案，将这项技术应用于其他transmon量子位表面，以消除这些器件中存在的所有损耗界面。在其上制备这些量子位的底层衬底也代表了下一个主要的损耗源。SQMS的研究人员已经在努力研究和开发适合量子应用的更好的硅片或其他低损耗衬底。 此外，SQMS的科学家们正在努力确保相干研究的这些进展能够在具有几个互连量子位的更复杂的芯片架构中得到保留。 SQMS量子技术路线图 鉴于SQMS中心合作的广度，该中心的愿景和使命是多重的。研究人员试图提高量子计算机构建块的性能，并将这些创新应用于量子处理器的中型原型中。 在SQMS，两个主要的超导量子计算平台正在探索中：基于2D传输量子比特芯片和基于3D腔的架构。对于基于芯片的处理器，SQMS研究人员与Rigetti等行业合作伙伴携手合作，以提高这些平台的性能和可扩展性。 目前，来自费米实验室和里盖蒂的SQMS研究人员已经联合开发了一种9量子位处理器，该处理器融合了这些表面封装的进步。该芯片正在费米实验室的SQMS量子车库中安装。它的表现将在未来几周内进行评估和基准测试。 对于基于3D腔的平台，费米实验室的科学家们一直在努力将这些量子位与超导射频腔集成。科学家们最初为粒子加速器开发了这些空腔，费米实验室在制造世界上最好的SRF空腔方面积累了数十年的经验，证明了光子寿命长达2秒。当与transmon量子位结合时，这些腔也可以用作量子计算平台的构建块。这种方法有望实现更好的一致性、可扩展性和量子位连接性。到目前为止，费米实验室的科学家已经在这些腔-量子位组合系统中实现了长达几毫秒的相干。 Romanenko说：“我们知道如何制造世界上最好的空腔，但费米实验室正在建设的3D平台的成功在很大程度上也取决于我们能在多大程度上提高这些用于控制和操纵空腔中量子态的传输量子比特的性能。”。“所以，这有点一举两得。在我们推动转型3D技术的同时，我们还与业界合作，在基于2D芯片的量子计算平台上取得重要进展。” 超导量子材料与系统中心是美国能源部五个国家量子信息科学研究中心之一。SQMS由费米国家加速器实验室领导，由30多个合作机构——国家实验室、学术界和工业界——共同努力，在量子信息科学领域取得变革性进展。该中心利用费米实验室在建造复杂粒子加速器方面的专业知识，以最先进的量子位和超导技术为基础，设计多量子位量子处理器平台。SQMS将与嵌入式行业合作伙伴携手合作，在费米实验室建造一台量子计算机和新的量子传感器，这将带来前所未有的计算机会。

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发布时间: 2024-06-12

63. NPL与英国航天局代表团一起参加了COP28

李晓萌

第28届《联合国气候变化框架公约》缔约方大会（COP28）由阿联酋于2023年11月30日至12月12日在迪拜主办。COP28是第一次有专门的太空馆（由主办国阿联酋航天局组织）举办这样的活动，特别是推广太空和地球观测数据对气候变化行动的贡献。今年，世界上许多航天机构加大了举办展台、活动、小组讨论和演示的力度，以展示他们的工作。支持英国世界领先的气候科学和服务界的英国伞式组织Space4Climate在整个会议期间都有一个“绿区”展台，NPL大力参与的两项任务——TRUTHS和MicroCarb，以及BIOMASS，在墙上被醒目地标记。背景屏幕上循环播放的视频包括NPL对TRUTHS、MicroCarb和STAR cc OGSE设施的贡献，同时河豚（花式数据投影地球仪）强调了这些任务，以及NPL的气候和地球观测（CEO）小组作为EO气候信息系统（EO CIS）项目的一部分正在进行的工作。 12月3日，由英国航天局（UKSA）局长保罗·贝特领导的“TRUTHS卫星任务的气候行动”活动包括所有贡献航天机构（英国、西班牙、罗马尼亚、希腊、瑞士和捷克）的视频贡献，NPL的奈杰尔·福克斯（Nigel Fox）谈到了TRUTHS任务对英国的概念和影响。在欧空局与英国空中客车公司正式签署B2/advC TRUTHS阶段合同之前，欧空局、美国国家航空航天局、英国皇家航空航天局（UKSA）、空中客车公司（Airbus UK）和Teledyne的高级代表亲自做出了贡献。 12月4日，由Paul Bate（UKSA，首席执行官）再次领导的“太空甲烷监测：迈向国际认可的标准”活动展示了NPL领导的为卫星衍生甲烷标准制定实用标准的举措。Beth Greenaway（UKSA EO负责人）首先进行了概述，随后是Paul Palmer（爱丁堡大学），他为全球甲烷浓度的近期上升奠定了科学基础。活动继续进行，欧空局和日本宇宙航空研究开发机构就其甲烷计划以及GHGSat和Kayross从商业部门的角度进行了介绍，之后我有机会在概述未来路线之前，说明标准及其及时需求。该活动是一个很好的证明机会，导致一些关键利益攸关方同意加入该倡议，并在早些时候（当天）举行的太空领袖峰会和签署《太空承诺》之后，制定地球观测数据标准，特别是甲烷标准，作为关键条款之一。 12月6日，英国气象局主办了“来自太空的长期、值得信赖的气候数据在破纪录的一年、现在和未来的作用”活动，提出了可信的地球观测数据在破记录的一年中的作用问题。本次小组讨论包括来自UKSA、CNES、英国政府、工业界和学术界的代表。我代表TRUTHS和NPL在EO数据质量和互操作性方面所做的更广泛的工作，并有机会解释TRUTHS的影响，它将如何使卫星交叉校准提高10倍，以及TRUTH于2030年发射后这一能力逐步变化的好处。 12月10日，由UKSA、DSIT和DEFRA协调，Space4Climate在英国馆举办了“太空保护和恢复自然世界的力量”活动。Marco Lambertini（世界自然基金会）介绍了大自然是我们气候目标的关键合作伙伴，而不仅仅是我们行动的画布。Heiko Balzter概述了EO森林数据的实际用途，包括一个项目，在该项目中，向肯尼亚当局发出的实时森林警报大大减少了非法砍伐森林的情况，Donna Lyndsay概述了地理空间信息在我们所有气候努力中的基本作用，以NPL为首的公司就是这一领域创新的典范。活动结束后，我们在英国馆举行了招待会，听取了DEFRA国务卿Steve Barclay的发言，之后我们有机会与英国和海外合作伙伴建立联系。 COP是一次独特的会议，涵盖了气候方面的广泛利益，以及减少气候变化的规模和影响的国际努力。这是一次真正的学习经历，也是作为英国代表团成员出席的一次真正机会。

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发布时间: 2024-01-24

64. 欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）项目对血压测量的新国际法规做出了贡献

李晓萌

高血压会增加中风和肾脏疾病的可能性，并导致超过五分之一的心脏病发作。 为了诊断和治疗，使用称为血压计的仪器进行血压测量。然而，血压测量对测量误差极其敏感，即使结果中的微小偏差也可能产生严重后果。 目前，血压计是根据静压设备进行校准的，与实际血压信号关系不大。 EMPIR项目“开发欧洲血压测量改进和协调计量检查的基础设施”（18RPT02，adOSSIG）解决了这个问题，开发了一种新的仪器，即先进的示波信号发生器。这可以准确地再现现实生活中的示波血压信号，从而对血压计的准确性进行深入测试。 参与国际建议和项目 除了新仪器外，项目参与者还对国际法制计量组织（OIML）的建议进行了修订。 这些建议是：R 148：无创非自动血压计和R 149：无创自动血压计。。 在项目接近尾声时，项目合作伙伴成功申请了OIML的两个项目： ·TC 18/SC 1/p 3新建议：用于自动无创血压计测试的NIBP模拟器评估要求。 ·TC 18/SC 1/p 4-新指南：使用能够产生真实示波信号的示波信号发生器评估自动血压计的指南。 这些项目的目的是通过为模拟器和（高级）示波信号发生器制定新的指南和建议，提高示波血压测量仪器的可追溯性。 OIML成立于1955年，是一个条约组织，条约签署国在道义上有义务将OIML的决定纳入其立法或法规OIML（第八条）。由于2024年4月有64个成员国批准了该公约，另有63个相应成员国，这些规定将在未来对这一领域产生重大影响。 新的血压测量能力中心 除了这一领域的出版物外，该项目还在项目协调员捷克国家计量研究所CMI建立了一个血压计量能力中心。 除了执行校准和开发新技术外，该中心还是“智能专业化”网络的一部分，并加入了CMI的眼压测量中心，该中心也是在EMPIR项目“开发可追溯眼压测量的研究能力”（16RPT03，InTENSE）期间建立的。 新中心由一个血压计量工作组和一个能够提供先进示波信号发生器和类似设备可追溯性的实验室组成。 这不仅将允许对血压计进行更便宜、更复杂的深入测试，而且有助于及时开发新的更准确的血压计，有助于更早地发现危急情况，减少欧洲公民的心脏病发作和中风事件。 协调该项目的Václav Sedlák（CMI）在谈到这项工作时表示：“有效预防和治疗高血压需要准确的血压测量。为了提供准确的结果，我们必须使用准确和校准的血压设备。EMPIR项目adOSSIG开发的aOSG和其他活动为我们提供了新的可能性，可以提高血压设备的可追溯性，从而提高血压测量的准确性”。 该EMPIR项目由欧盟地平线2020研究和创新共同资助。

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发布时间: 2024-10-20

65. 宾夕法尼亚大学科研团队开发出可检测单个原子信号的量子传感方法，为分子分析带来前所未有的精确度

李晓萌

自20世纪50年代以来，科学家们一直在使用无线电波来发现未知材料的分子“指纹”，帮助完成各种任务，如用MRI机器扫描人体和在机场检测爆炸物。 然而，这些方法依赖于数万亿个原子的平均信号，因此无法检测到单个分子之间的微小变化。这些限制阻碍了蛋白质研究等领域的应用，在这些领域，形状控制功能的微小差异可以决定健康和疾病之间的差异。 亚原子洞察 近日，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院（Penn Engineering）的工程师利用量子传感器实现了核四极共振（NQR）光谱的突破性变化，这是一种传统上用于检测药物和爆炸物或分析药物的技术。 相关研究成果在《Nano Letters》期刊发表，这种新方法非常精确，可以检测到单个原子的NQR信号——这一壮举曾经被认为是不可能实现的。这种前所未有的敏感性为药物开发等领域的突破打开了大门，在这些领域，理解原子水平的分子相互作用至关重要。 “这项技术使我们能够分离单个核，并揭示被认为是相同分子的微小差异，”宾夕法尼亚大学量子工程实验室（QEL）主任、电气与系统工程（ESE）副教授、该论文的资深作者Lee Bassett表示。“通过专注于单个核，我们可以揭示以前隐藏的分子结构和动力学的细节。这种能力使我们能够在一个全新的尺度上研究自然界的组成部分。” 意外发现 这一发现源于常规实验中的一次意外观察。Alex Breitweiser是宾夕法尼亚大学艺术与科学学院物理学博士研究生，也是该论文的共同第一作者，现在是IBM的研究员，当他注意到数据中的异常模式时，他正在研究钻石中的氮空位（NV）中心——量子传感中经常使用的原子级缺陷。 周期性信号看起来像是一个实验性的伪影，但在经过大量故障排除后仍然存在。回到20世纪50年代和60年代关于核磁共振的教科书中，Breitweiser发现了一种物理机制，可以解释他们所看到的东西，但这之前被认为在实验上无关紧要。 技术的进步使该团队能够检测和测量曾经超出科学仪器范围的影响。Brietweiser说：“我们意识到我们不仅仅看到了异常。”。“我们正在打破一种新的物理学体系，我们可以通过这项技术进入。” 前所未有的精度 通过与荷兰代尔夫特理工大学的研究人员合作，对这种影响的理解得到了进一步的发展，Breitweiser曾在该大学作为国际奖学金的一部分，花时间对相关主题进行研究。结合实验物理学、量子传感和理论建模方面的专业知识，该团队创造了一种能够以极高的精度捕获单原子信号的方法。 “这有点像在一个巨大的电子表格中隔离一行，”ESE博士毕业生、该论文的另一位共同第一作者Mathieu Ouellet解释道。“传统的NQR产生类似于平均值的东西——你可以从整体上了解数据，但对单个数据点一无所知。通过这种方法，就好像我们发现了平均值背后的所有数据，将信号从一个核中分离出来，并揭示了它的独特属性。” 解读信号 确定意外实验结果的理论基础需要付出巨大的努力。Ouellet必须仔细测试各种假设，运行模拟并执行计算，以将数据与潜在原因相匹配。“这有点像根据症状诊断病人，”他解释道。“数据表明有些异常，但通常有多种可能的解释。花了很长时间才得出正确的诊断。” 展望未来，研究人员看到了他们的方法在解决紧迫的科学挑战方面的巨大潜力。通过表征以前隐藏的现象，新方法可以帮助科学家更好地理解塑造我们世界的分子机制。 本研究在宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院进行，并得到了国家科学基金会（ECCS-1842655，DMR-2019444）的支持。额外的支持来自加拿大自然科学与工程研究委员会，通过授予Ouellet的博士奖学金，以及IBM，通过授予Breitweiser的博士奖学金。 其他合著者包括黄子勇，他曾是宾夕法尼亚大学工程学院ESE的博士生，现供职于诺基亚贝尔实验室，以及代尔夫特理工大学的Tim H.Taminiau。

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发布时间: 2025-02-11

66. 欧盟资助的GATEPOST项目借助超级材料石墨烯实现了重要里程碑

李晓萌

欧盟资助的GATEPOST项目于2023年10月启动，旨在通过其基于石墨烯的创新方法彻底改变计算和IT安全。六个月后，GATEPOST来自比利时、德国、希腊和瑞士的八个合作伙伴举行了会议，讨论了该项目的进展情况，并对项目启动以来的发展进行了总结。 该项目的第一个重大里程碑是基于石墨烯的新型芯片的研制。石墨烯是一层薄薄的二维碳原子层，排列成六边形晶格。它重量轻、柔韧、坚韧，据信强度是钢的200倍，重量是铝的5倍。它还具有出色的导电性和导热性，远远优于铜。这些特性使石墨烯能够用作一种优秀的柔性导体，可能会彻底改变电子行业。 不仅仅是电子产品 然而，石墨烯的潜在用途并不止于此，还延伸到电池、太阳能电池、食品包装和医药等领域。GATEPOST项目协调员德国莱布尼茨高性能微电子研究所（IHP）的Mindaugas Lukosius在最近的一篇新闻中解释道：“2D材料在许多行业都有巨大的潜力和令人兴奋的前瞻性应用。”。 九层芯片 在德国EurA项目合作伙伴举行的会议上，另一个德国项目合作伙伴Akhetonics的联合创始人Leonardo Del Bino展示了第一个光子集成GATEPOST芯片，并讨论了其建模、模拟和设计过程。他将基于氮化硅石墨烯技术的芯片比作“一个由许多层不同成分组成的蛋糕”，每层都有“自己的掩模，可以准确地确定成分在蛋糕中的位置”。这位科学家进一步解释道：“GATEPOST芯片的设计最初包括九层，每个层都有自己的掩膜，代表蛋糕中特定点的特定材料。”该芯片目前正在IHP的2D实验先导线中制造。Del Bino表示，计划在项目结束前将一些元素添加到目前简化的芯片中。 会议讨论了未来几个月需要进行的开发和测试，以达到下一个里程碑。项目合作伙伴希腊塞萨洛尼基亚里士多德大学的Chris Vagonas和Theodoros Moschos指出：“我们很高兴该项目目前如期进行，第一批结果已经在科学出版物上发表。”。第一批论文于3月下旬在美国圣地亚哥举行的2024年光纤通信大会和展览会上发表。 会议议程上还有今年10月14日至18日在布拉格举行的石墨烯周。石墨烯周是欧洲领先的2D材料活动，汇集了国际专家和学生，帮助形成围绕石墨烯研究和创新的讨论。正如新闻报道的那样，所有八个合作伙伴都同意在活动中举办一次研讨会，以支持石墨烯旗舰计划的规划过程，GATEPOST（基于石墨烯的安全物联网全光技术平台）是该计划的一部分。该倡议旨在推进欧洲在依赖石墨烯和其他2D材料的技术方面的战略自主性。

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发布时间: 2024-07-26

67. 研究人员发明了一种新的方法来拉伸钻石以获得更好的量子比特——结果可能有助于为量子基础设施铺平道路

李晓萌

近日，美国国家科学基金会支持的一个研究团队（来自芝加哥大学、阿贡国家实验室和剑桥大学等）宣布在量子网络工程方面取得突破。通过“拉伸”金刚石薄膜，他们创造出了可以显著降低设备和费用的量子比特。这一变化也使比特更容易控制。 研究人员希望发表在《Physical Review X》上的这一发现能够使未来的量子网络更加可行。 领导这项研究的芝加哥大学的Alex High说：“这项技术可以显著提高这些系统的运行温度，使其运行的资源密集度大大降低。”。 量子比特，或称量子位，具有独特的特性，这是寻找计算网络未来的科学家感兴趣的——例如，它们可以几乎不受黑客攻击。但在它成为一种广泛的日常技术之前，还有许多重大挑战需要解决。 量子位的主要问题之一在于沿着量子网络传递信息的“节点”。组成这些节点的量子位对热量和振动非常敏感，因此科学家必须将它们冷却到极低的温度才能工作。 High说：“今天的大多数量子位都需要一个房间大小的特殊冰箱和一支训练有素的团队来运行它，所以如果你想象一个工业量子网络，你必须每5或10公里建造一个，那么现在你谈论的是相当多的基础设施和劳动力。”。 High的实验室隶属于芝加哥大学，与美国能源部阿贡国家实验室的研究人员合作，对这些量子位的材料进行了实验，看看它们是否可以改进技术。 最有前途的量子位类型之一是由钻石制成的。这些量子位被称为第IV族色心，以其在相对较长的时间内保持量子纠缠（粒子之间的连接，如电子或光子，即使在分离时也是如此）的能力而闻名，但要做到这一点，它们必须冷却到绝对零度以上的一点点。 该团队想对材料的结构进行修补，看看他们能做出什么改进——考虑到钻石的硬度，这是一项艰巨的任务。但科学家们发现，如果他们在热玻璃上沉积一层金刚石薄膜，他们可以在分子水平上“拉伸”出钻石。随着玻璃的冷却，它的收缩速度比钻石慢，略微拉伸了钻石的原子结构——就像路面在下面的地球冷却或变暖时如何膨胀或收缩一样。 “基于量子的信息技术的潜力很高，”美国国家科学基金会工程局项目主任Tom Kuech说。“该项目是美国国家科学基金会持续努力的一部分，旨在为制造科学提供必要的基础研究，使这些方法成为技术现实。”

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发布时间: 2024-03-01

68. 科学家展示用于量子科学的新材料组合——金刚石和铌酸锂组合被纳入单一纳米芯片

李晓萌

金刚石和铌酸锂通常被誉为高性能量子材料。现在，在美国能源部阿贡国家实验室领导的国家量子信息科学研究中心（Q-NEXT）中心的支持下，斯坦福大学的科学家们将这两种材料组合成了一个量子器件，并取得了令人振奋的成果。 近日在发表在《ACS Photonics》期刊上的一项研究（“金刚石色心和薄膜铌酸锂的高效光子集成”，《ACS Photonics》，2023年. DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00992）中，研究人员将两种纳米结构（一种由金刚石制成，另一种由铌酸锂制成）组合到一个单一的芯片上。研究人员然后将光从金刚石发送到铌酸锂，并测量成功穿过它的光的比例。该比例越大，材料的耦合就越有效，并且作为量子器件中的组件配对的前景就越有希望。研究结果表明，多达92%的光从金刚石跃迁至铌酸锂。

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发布时间: 2024-01-24

69. 欧盟委员会发布关于后量子密码学的建议

李晓萌

近日，欧盟委员会发布了一份关于后量子密码学的建议，鼓励成员国在欧盟向后量子密码学过渡时制定和实施统一的方法。这将有助于确保欧盟的数字基础设施和服务在下一个数字时代是安全的。 虽然量子技术将带来许多经济和社会效益，但除非我们推进密码学，否则量子计算的进步预计将使恶意行为者更容易访问敏感数据。 为了我们公民、社会、经济和欧盟数字单一市场的安全，通信在未来得到保护至关重要。后量子密码学是应对这一未来威胁的解决方案之一，因为它基于即使是量子计算机也难以解决的数学问题。作为一种基于软件的解决方案，后量子密码学与我们在几个领域的现有基础设施兼容，因此可以相对快速地部署。 该建议解决了欧洲向量子安全数字基础设施过渡的协调方法的必要性。它将帮助会员国制定一致的战略，以更安全的方式保护其数字基础设施。这将促进国家之间的互操作性，使系统和服务能够无缝跨境运行。 该建议补充了许多国家和国际层面已经在开发和选择后量子密码算法作为标准的工作，包括欧盟资助项目所做的研究工作、欧洲网络安全局（ENISA）最近的报告，以及在国际层面上对后量子密码的讨论，如在欧盟-美国贸易和技术理事会和网络对话中。

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发布时间: 2024-05-08

70. PTB的可靠数据传输标准项目(GEMIMEG-II)加速经济数字化转型

李晓萌

从长远来看，数字化可以使联网的工业流程更快、更高效，从而更具成本效益。然而，只有当必要的数据具有高质量并且能够被机器容易可靠地解释时，才能实现这一点。在PTB的可靠数据传输标准项目(GEMIMEG-II)项目中，首次制定了通用标准，通过数据实现可靠通信，并通过数字证书确保这一点——不仅在德国，而且在全球范围内。这些突破性的成果为德国工业的有效生产和卓越的国际竞争条件奠定了基础。 为了在工业计量领域首次提供可靠的数据生态系统“德国制造”，三年前，在德国物理技术协会（PTB）的领导下来自工业界和科学界的合作伙伴共同参与了GEIMEG-II项目。它由联邦经济事务和气候保护部（BMWK）出资1200万欧元 在“用于数字化转型的安全可靠的校准测量系统”的标题下，PTB开发的数字校准证书（DCC）的引入在现已完成的项目中发挥了核心作用。DCC以易于理解和计算机防篡改的结构包含校准信息。由于这些功能，DCC还可以作为开发进一步证书的基础，这些证书可以是数字产品通行证的核心组件。迄今为止，在三次DCC会议上，来自93个国家的1.100多名与会者与国际活跃的用户群体就DCC的全球适用性达成了一致。 除了DCC，数字孪生对整个过程的模拟也是GEIMEG-II的一个重点。这些数字孪生可以在一小部分实时时间内提供各种过程参数的时间演变的可靠预测。 参与该项目的国际工业公司，如西门子、博世和蔡司，以及制药公司，都积极参与了这些数字标准和程序的开发，现在可以在全球贸易中使用标准化和合法的数据结构。

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发布时间: 2024-03-01

71. 英国政府宣布投资1660万英镑，用于测试和制造用于电动汽车和制造设备等高能机器的芯片

李晓萌

近日，英国政府宣布投资1660万英镑，为半导体研究人员和企业提供新设备，帮助他们测试和制造用于电动汽车和制造设备等高能机器的芯片。 其中1400万英镑的资金特别针对用于“电力电子”的半导体，这是芯片转换和控制能源密集型机器的电源，包括电动汽车和制造设备。 这些新工具主要位于纽卡斯尔和斯特拉斯克莱德，将帮助各种规模的研究人员和企业测试电力电子领域的新创新应用，并改进他们的半导体“封装”工艺。这包括在硅片上添加复杂的外壳，这样它们就可以与它们设计用来处理信息的设备进行交互。 这项投资是通过Innovate UK进行的，是英国半导体战略的一部分，该战略将封装和测试芯片的新方法确定为推动半导体性能改进的关键领域。 先进封装的创新将通过提高半导体在数据中心和游戏等要求苛刻的应用中的性能，帮助降低运行半导体所需的功率，同时确保芯片在制造业等高温环境中能够更有效地冷却。 技术部长Saqib Bhatti说: 我们在封装半导体方面的新创新有可能改变整个行业，极大地改善消费设备，同时推动长期经济增长。 这项对开放获取技术的投资将确保英国研究人员拥有所需的工具，迅速将半导体科学转化为商业现实，同时使巨大的能源密集型行业更具可持续性。 这些开放获取的工具将涵盖设计和测试这些半导体的一系列过程，包括将硅片“切片”成更小的芯片，以及将复杂的材料粘合在一起制造芯片。 这笔资金还将用于帮助制造商改进用于自动化装配过程的技术，以及帮助制造和测试“驱动器”，这对于电动汽车、制造设备等将能量转化为运动至关重要。 Innovate UK的净零执行董事Mike Biddle说: Innovate UK对电力电子、机械和驱动供应链的投资显示了这些技术对英国经济和全球零排放竞赛的重要性。 看到半导体封装以及电机验证和制造领域的广泛活动令人兴奋。这笔投资的大部分与国家半导体战略保持战略一致，并有助于在英国发展高价值的晶圆后能力。 这笔资金将建立在现有的机械网络上，通过推动电力革命工业中心（DER-IC）向英国各地的研究人员和企业开放，该中心最初在2019年获得了3300万英镑的资金支持。 DER-IC此前曾与迈凯轮应用等公司合作，测试和开发制造“电动传动系统”的新方法，这是一种电力电子技术，将被生产汽车和飞机的公司使用，以更快地将创新和更高效的电动产品推向市场。 DER-IC执行主席Matt Boyle OBE教授说: 这笔资金将使我们能够帮助行业进一步投资电力电子，机器和驱动器（PEMD）制造技术。 自挑战开始以来，工业界已经在这些电气化制造技术上投入了大量资金。这些额外的设备正被部署到一些地区、能力和部门，行业已经表示它将增加英国的PEMD供应链。 西南和威尔士的DER-IC中心负责人和CSA Catapult的业务发展经理Paul Jarvie说: 这笔新的资金将帮助我们进一步改善我们为PEMD行业提供的产品，并开发创新的新技术，推动我们实现净零排放。 新的资金将帮助英国封装公司实现和降低规模挑战的风险，并使半导体在从电动汽车和可再生能源到制造业和数据中心的应用中充分发挥其潜力。

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发布时间: 2024-04-18

72. 美国商务部和能源部签署谅解备忘录，以促进安全、可靠和值得信赖的人工智能的开发和使用

张宇

近日，美国能源部（DOE）宣布今年早些时候同美国商务部（DOC）下属的美国国家标准与技术研究院（NIST）签署了的谅解备忘录（MOU），旨在合作开展先进人工智能（AI）模型和系统方面的安全研究、测试和评估。 这种合作关系是拜登-哈里斯政府采取全面干预的方法确保安全、可靠和值得信赖的人工智能开发和使用的关键一步。该公告是在最近发布的首个AI国家安全备忘录之后发布的，该备忘录指定位于NIST内的美国人工智能安全研究所（US AISI）作为美国政府AI安全工作的关键研究中心。 美国商务部长吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）说：“通过授权我们的团队进行协同工作，与能源部的这种合作关系无疑将有助于US AISI和NIST共同推进人工智能在安全科学的框架下发展。安全是人工智能持续创新的关键，我们没有时间可以浪费，必须立即在政府内部进行合作，开展强有力的研究、测试和评估，以保护和推进重要的国家安全优先事项。” 除了促进联合研究工作和信息共享外，该协议还使US AISI和NIST能够将其技术能力和领域专业知识储备借给能源部及其国家实验室。 美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆（Jennifer M. Granholm）表示：“毫无疑问，人工智能是科学和清洁能源突破的下一个前沿领域，这凸显了拜登-哈里斯政府以安全可靠的方式推动科学创新方面的努力。在整个联邦政府中，我们致力于推进人工智能安全，今天的合作伙伴关系确保美国人能够在未来几年内自信地从人工智能驱动的创新和繁荣中受益。 通过这份谅解备忘录，DOC和DOE打算评估AI模型对公共安全的影响，包括对关键基础设施、能源安全和国家安全的风险。包括对基于先进AI模型的化学和生物重点领域的风险进行分类评估，以及开发和评估旨在保护个人和商业专有数据的隐私增强技术。这些努力，结合能源部的人工智能测试平台，将为人工智能的安全和创新未来奠定基础。

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发布时间: 2024-12-06

73. 维也纳技术大学的研究人员与中国团队合作，试图为量子纠缠计时

张宇

量子纠缠的出现是自然界中最快的过程之一。然而，今天人类有能力可以对这种几乎“瞬时”效应的时间发展进行研究了。近日，维也纳技术大学的研究人员宣布，通过一种特殊的技巧，可以在阿秒（attosecond）时间尺度上对量子纠缠进行研究。 量子理论描述了在极短的时间尺度上发生的事件。在过去，此类事件被认为是“瞬时”或“瞬时”的：一个电子围绕原子核运行——在下一刻，它突然被一道闪光撕裂。两个粒子碰撞——在下一刻它们突然被“量子纠缠”。 维也纳技术大学的研究人员与来自中国的研究团队合作，开发了可用于模拟超快过程的计算机模拟程序。这使得我们能够了解量子纠缠是如何在阿秒的时间尺度上产生的。 如果两个粒子是量子纠缠的状态，那么单独描述它们是没有意义的。即使你非常清楚地知道这个双粒子系统的状态，也无法清楚地说明单个粒子的状态。“你可以说粒子没有单独的属性，它们只有共同的属性。从数学的角度来看，即使它们位于两个完全不同的地方，它们也紧密地联系在一起，“维也纳工业大学理论物理研究所的Joachim Burgd?rfer教授解释说。 在涉及纠缠量子粒子的实验中，科学家们通常希望尽可能长时间地保持这种量子纠缠状态——这样的话，他们就有可能将量子纠缠用于量子密码学或量子计算机。“另一方面，我们还对其他事情感兴趣——我们想了解这种纠缠最初是如何发展的，以及哪些物理效应会在极短的时间尺度上发挥作用，”当前发表文章的作者之一Iva B?ezinová教授说。 研究人员观察了被极其强烈和高频率激光脉冲击中的原子。一个电子从被撕裂的原子中扯出并飞走。如果脉冲的能量足够强，原子中的第二个电子也可能受到影响：它可能被转变为具有更高能量的状态，然后围绕不同的轨道绕原子核运行。 所以在激光脉冲之后，一个电子飞走，另一个电子以未知的能量级别围绕在原子周围。“我们可以证明这两个电子现在是量子纠缠的，”Joachim Burgd?rfer说。“你只能一起分析它们——你可以对其中一个电子进行测量，并且同时了解到另一个电子的信息。” 研究团队现在已经能够证明，使用结合两种不同激光束的适当测量协议，可以成功观测到电子飞走的“诞生时间”——即它离开原子的那一刻——与留在原子周围的电子的状态有关的情况。这两个电子是量子纠缠的状态。 “这意味着飞走的电子的诞生时间原则上是未知的。你可以说电子本身不知道它是什么时候离开原子的，“Joachim Burgd?rfer说。“它处于不同的量子物理叠加态中。它既在更早的时间点也在同一时间点离开了原子。” 它“真正”是哪个时间点无法回答——这个问题的“实际”答案在量子物理学中根本不存在。但这个答案在量子物理学上与留在原子周围的电子的状态——也是不确定的——联系在一起的：如果留下的电子处于更高的能量状态，那么飞走的电子很有可能在更早的时间点被抛离原子;如果剩余的电子处于较低的能量状态，那么飞走的自由电子的“诞生时间”可能会晚一些——平均约为 232 阿秒。 这是一个几乎难以想象的短暂时间：阿秒——是十亿分之一秒的十亿分之一。“然而，这些差异不仅可以计算，还可以通过实验来测量”，Joachim Burgd?rfer说。“我们已经在与想要证明这种超快纠缠的研究团队进行研讨。” 研究表明，将量子效应视为“瞬时”是不准确的：只有当人们设法解决这些效应的超短时间尺度时，重要的相关性才会显现出来。“ 电子不只是从原子中跳出来。可以说，它像波一样从原子中溢出——而这需要一定的时间。”，Iva B?ezinová说。“正是在这个阶段发生了纠缠，然后这种量子效应便可以通过观察两个电子来精确测量其影响。” 该项目研究的成果已发表在《Physical Review Letters》期刊上。（DOI：10.1103/PhysRevLett.133.163201）

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发布时间: 2024-11-11

74. 中国科学院力学研究所科研人员对空间引力波探测相位计研究获进展

张宇

空间引力波探测中，级联积分梳状（CIC）抗混叠滤波器被用于相位计的抗混叠降采样。而CIC滤波器通带不平坦，意味着不同频率下的衰减不同。因此，在需要对相位真值高精度测量的领域，传统的降采样方法并不适用。近日，中国科学院力学研究所团队采用基于CIC插值二阶多项式（ISOP）架构的滤波器，用于补偿衰减效应。相关研究成果以Optimization Design of Decimation Filter for the Phasemeter in the Space Gravitational Wave Detection为题，发表在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上。 空间引力波探测主要关注0.1mHz至1Hz的频段内引力波，要求距离测量达到1pm/Hz1/2，对应的相位噪声水平为2π μrad/Hz1/2。目前国内外相位计研究的噪声水平均能够达到2π μrad/Hz1/2。空间引力波探测的角度传感对噪声水平提出了需求，并对角度的绝对精度提出了严格限制。系统测角精度需达到10nrad，相对应的相位计抗混叠滤波器在0.1mHz至1Hz内的最大衰减需小于8.7×10-4 dB。而现有相位计系统在对应频段内的最大衰减达0.1072dB，约有3个量级差距，无法满足引力波探测需求。研究提出了CIC-ISOP的抽取滤波方案，使相位计在0.1mHz至1Hz内的最大衰减有了较大改善，满足引力波探测8.7×10-4 dB的需求。 研究工作得到国家重点研发计划的支持。（DOI: 10.1109/TIM.2024.3453345）

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发布时间: 2025-02-11

75. 美国国家标准与技术研究院（NIST）授予小型企业超过120万美元，用于推进网络安全、生物制药、半导体等领域

李晓萌

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）根据小企业创新研究（SBIR）计划，向8个州的12家小企业提供了120多万美元的资助。该奖项将资助与网络安全、量子计算、医疗保健、半导体制造和其他关键领域有关的新产品的研究和开发。 获奖项目是从响应NIST研究领域相关技术需求的创新项目的呼吁而提交的提案中竞争性选出的。 这些都是第一阶段的SBIR奖，旨在确定拟议的研究和发展项目的优点、可行性和商业潜力。在完成第一阶段的项目后，得奖者有资格申请第二阶段的资助，资助金额最高可达40万元，以继续他们的工作。

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发布时间: 2024-06-12

76. 2024年亥姆霍兹奖将分别授予康斯坦茨大学，以及汉诺威大学、罗斯托克大学的研究团队

李晓萌

2024年亥姆霍兹奖将授予康斯坦茨大学，以及汉诺威大学、罗斯托克大学的研究团队，颁奖典礼将于2024年8月28日在汉堡举行，作为第二十四届IMEKO世界大会的一部分。 今年的两项亥姆霍兹奖都是为基础研究和应用计量学中的精确测量而颁发的，证明了用光可以取得什么样的突破性成功。 2024亥姆霍兹奖：基础研究中的精确测量： 康斯坦茨大学的Peter Baum教授博士的物理研究小组使用一种新开发的显微镜技术，成功地捕捉到了原子和电子的极快运动，就像它们在薄膜中一样。参与的研究人员将因这一进展获得基础研究领域的亥姆霍兹奖。 2024亥姆霍兹奖：应用计量中的精密测量： 该奖项将授予在汉诺威莱布尼茨大学（由Bernhard Roth教授博士领导的小组）和罗斯托克大学医学中心（Steffen Emmert教授博士小组）进行物理和医学研究的跨学科团队。该团队在皮肤癌症诊断光学活检方面的创新获得了荣誉。 这两个奖项各有20000欧元的奖金，将于2024年8月28日在汉堡颁发，作为第二十四届IMEKO世界大会的一部分，大会期间将介绍和讨论“测量世界”的最新进展。 据悉，亥姆霍兹奖是计量科学领域的重要奖项。由亥姆霍兹基金会颁发，用于表彰物理、化学和医学的精密测量领域的杰出科技研究。

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发布时间: 2024-07-06

77. 英国国家物理实验室（NPL）和约克大学研究人员提出量子通信技术保障的新见解

李晓萌

2021年，英国国家网络安全中心（NCSC）发布了一份白皮书，概述了一种新的技术保障方法及其实施计划。这是出于认识到需要改进技术保障系统，以确保英国在实现到2030年成为科技超级大国的雄心壮志中保持正轨。 近日，来自英国国家物理实验室（NPL）量子通信中心的研究人员Christopher Chunnilall和约克大学的研究人员Tim Spiller，制作了NCSC文件的注释版本，并就这些原则在量子通信背景下的应用添加了评论。

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发布时间: 2024-07-26

78. 美国发布《国家量子倡议》（NQI）2025财年预算的补充报告

李晓萌

近日，美国发布《国家量子倡议》（NQI）2025财年预算的补充报告。这是根据NQI法案的要求，关于NQI计划的第五份年度报告，该法案于2018年12月成为第115-368号公法，以加快美国在量子信息科学（QIS）和技术方面的领导地位。 根据QIS国家战略概述，美国正在对QIS研发进行大量和持续的投资，以探索广泛的应用并培养发现文化。美国已投资于基础QIS研发，十几个机构正在进行核心工作。本报告认可了整个联邦QIS研发生态系统的年度亮点，以及由美国国家标准与技术研究院（NIST）、国家科学基金会（NSF）、能源部（DOE）、DOD、美国国家航空航天局（NASA）、国家安全局（NSA）和情报高级研究项目活动（IARPA）资助的大量持续努力。报告中提出的美国联邦QIS研发预算总结了2019财年至2023财年的实际支出、2024财年的估计支出和2025财年的预算要求。此外，还简要总结了机构在科学、劳动力、行业参与等跨领域QIS政策主题方面的努力和进展。 阅读完整报告：https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2024/12/NQI-Annual-Report-FY2025.pdf

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发布时间: 2025-02-11

79. 美国政府宣布与惠普公司就支持开发和商业化尖端半导体技术达成初步协议

李晓萌

近日，美国拜登-哈里斯政府宣布，美国商务部和惠普股份有限公司签署了一份不具约束力的初步条款备忘录（PMT），根据《芯片和科学法》提供高达5000万美元的拟议直接资金。拟议的资金将支持惠普在俄勒冈州科瓦利斯的现有工厂的扩建和现代化，该工厂是该公司在该地区从研发活动到商业制造业务的“实验室到晶圆厂”生态系统的一部分。拜登总统和哈里斯副总统支持《芯片与科学法案》，该法案是投资美国议程的关键组成部分，旨在开创美国半导体制造的新时代，带来振兴的国内供应链、高薪工作和对未来行业的投资。通过这项拟议的投资，拜登-哈里斯政府将通过推动服务于重要终端市场的突破性半导体技术的创新来加强美国的技术领导地位，特别是包括生命科学仪器和人工智能应用中使用的技术硬件。 基于惠普在微流体和微机电系统（“MEMS”）方面的独特专业知识，该公司的创新技术为提高半导体硬件的性能和效率提供了独特的途径。除其他产品外，拟议的资金将支持硅器件的制造，硅器件是生命科学实验室设备的关键部件，用于药物发现、单细胞研究和细胞系开发。通过利用惠普在微流体和MEMS方面的能力，这些设备可以在生命科学研发过程中提高速度和精度。该公司的设备服务于公共卫生倡议的重要重点领域，并为学术界、政府和私营部门的合作机构提供了性能效率，包括哈佛医学院、疾病控制和预防中心以及默克公司。 美国商务部长Gina Raimondo表示：“拜登-哈里斯政府对惠普的拟议投资表明了我们如何投资于半导体供应链的每一个环节，以及半导体技术对药物发现和关键生命科学设备创新的重要性。”。“感谢拜登总统和哈里斯副总统的领导，美国将继续在创新突破方面引领世界，这些突破都需要先进的半导体技术，同时也创造经济机会。” 白宫副幕僚长Natalie Quillian表示：“拜登-哈里斯政府继续履行我们的承诺，将强大的半导体生态系统带回美国，并创造高薪工作，正如今天的投资所示。美国发明了芯片，我们国家的聪明才智一直在推动我们前进。”。“惠普长期以来一直是美国创新伟大历史的一部分，得益于拜登总统的《芯片与科学法案》，我们确保美国继续引领下一代技术。” 拟议的项目将建立在该公司在科瓦利斯47年的存在和对当地劳动力的承诺之上，具体而言，该项目预计将创造近150个建筑工作岗位和100多个制造业工作岗位。该公司的建筑合作伙伴Andersen construction已就该项目签订了项目劳动协议（PLA）。惠普在国家科学基金会引擎发展计划中发挥着关键作用，该计划旨在通过创新、创业、研究、制造、劳动力培训等方面的战略机遇，推动西北地区的半导体技术发展，以发展半导体行业。此外，惠普正在与波特兰社区学院合作开展培训和招聘计划，目前有代表在Linn Benton社区学院的技术咨询委员会任职。惠普还自愿采用了CHIPS女性参与建筑框架，并将与承包商、工会和其他社区和劳动力合作伙伴合作，实施最佳实践，通过增加女性和经济弱势群体的参与来扩大建筑劳动力。 美国商务部负责标准与技术的副部长兼美国国家标准与技术研究院院长Laurie E.Locascio表示：“我们必须继续策划和发展一个美国半导体生态系统，让晶圆厂在国内获得最新技术，然后将这些创新推向市场。这一切都发生在对惠普等公司的拟议投资中。”。“惠普等公司有机会推动我们的行业比以往任何时候都走得更远，这是一个鼓舞人心、激励人心的时刻，也是一个令人难以置信的时刻。这一切都归功于拜登总统和哈里斯副总统的《芯片与科学法案》，该法案有助于将美国定位为全球领导者，有效地将芯片从创意推向市场，并彻底改变我们的制造能力。” “这项拟议的投资为惠普提供了一个现代化和扩大我们的设施的机会，以进一步投资于我们的微流体技术，这是在微观尺度上研究流体的行为和控制。微流体有可能推动各行各业的革命性变革，提供速度、效率和精度，为生命科学和技术的下一代创新铺平道路。我们要感谢拜登-哈里斯政府和雷蒙多部长的这项拟议投资，以及俄勒冈州国会代表团和州领导人在整个过程中的支持和倡导。我们期待着继续努力加快我们在微流体和MEMS技术方面的创新，同时扩大我们在科瓦利斯的制造和研发能力，惠普总裁兼首席执行官Enrique Lores表示：“这一切都得益于拜登总统和哈里斯副总统的《芯片与科学法案》。”。 拟议资金推动的开发和扩张将加强惠普在科瓦利斯建立的实验室到晶圆厂生态系统，该生态系统也是公司全球足迹中的三个卓越研发中心之一。除了继续在国内投资公司的内部研发外，惠普还开放了科瓦利斯园区，与学术机构和初创公司进行合作研发。值得注意的是，惠普将其Corvallis校区的一部分捐赠给俄勒冈州立大学（OSU），租期为25年。这座占地80000平方英尺的制造和研发设施已经孵化了39家不同的公司，其中包括20家从OSU教职员工和学生中剥离出来的公司。Corvallis园区为初创公司和企业家提供资源和工具，以便在俄勒冈州本地构建创新产品，并为这些公司提供了在国内生态系统中发展和再投资的机会。 此外，惠普计划到2025年使用100%的可再生电力为其全球业务供电。该公司表示，计划申请财政部的投资税收抵免，预计最高可达合格资本支出的25%。 正如其第一份资助机会通知中所解释的那样，美国商务部可以在圆满完成对完整申请的案情审查后，在不具约束力的基础上向申请人提供PMT。PMT概述了潜在CHIPS激励奖励的关键条款，包括奖励的金额和形式。奖励金额取决于尽职调查和奖励文件的谈判，并以实现某些里程碑为条件。签署PMT后，商务部开始对拟议项目进行全面的尽职调查，并继续与申请人谈判或完善某些条款。任何最终裁决文件中包含的条款可能与此次宣布的PMT条款不同。

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发布时间: 2024-10-20

80. 欧洲航天局使用太空中基于量子跃迁的原子钟对爱因斯坦的理论进行了终极考验

张宇

近日，欧洲航天局开启了的一项名为ACES的任务，它使用国际空间站上的原子钟来测试爱因斯坦的广义相对论，并探测基本物理常数。 用于该任务的原子钟，PHARAO和SHM，它们利用原子中的量子跃迁来实现前所未有的精度，并结合了短期稳定性和长期精度。 通过在全球范围内传输精确的时间信号，ACES可以建立一个用于实时时钟比较的全球网络，从而改进时间标准并支持“计时大地测量学”来测量引力势能的变化。 ACES计划验证或挑战广义相对论的某些方面，这会对GPS全球导航系统和未来的天基量子技术产生影响。 原子钟利用铯和氢等原子的量子跃迁后的原子振动来实现极高精度的计时。这种精度支持了全球定位、电信服务和基础物理测试等方面的创新。一个正在进行的应用是由欧洲航天局领导的太空原子钟集合（ACES）任务，该任务与空中客车防务与航天公司、Safran计时技术公司和其他公司合作联合开发，旨在将高性能原子钟放置在国际空间站（ISS）上。 该任务的目标是测试爱因斯坦的广义相对论，并以前所未有的方式探测基本物理常数。根据ACES研究团队在arXiv上最近发表的详细说明，该任务还涉及测试一系列基于量子技术的仪器，以重新定义全球时间的测量和同步方式。 ACES任务中的两个代表性时钟是PHARAO（轨道原子冷却原子钟项目）和SHM（空间氢激量振荡器）。PHARAO 使用激光冷却的铯原子来实现长期频率稳定性，而SHM则用作有源振荡器，提供高度稳定的参考频率。这两个时钟协同工作，以产生具有无与伦比精度的时间信号。 研究人员称，PHARAO和SHM提供了兼具 SHM 短期稳定性和PHARAO 长期精度的时钟信号，使ACES系统能够保持 1× 10?1? 级别的频率稳定性——这种精度水平使得即使是最小的偏差也能被测量出来。 整个实验的其中一个目的是在全球范围内分发这种超精确的时间信号，即通过微波链路将信号从国际空间站（ISS）传输到各个地面站，该任务可以建立一个用于实时时钟比较的全球网络。这些比较可用于改进时间标准以及“计时大地测量”——该过程允许研究人员测量不同位置之间引力势能的微小差异。正如 ACES 团队所解释的那样，这些测量能够精确监测地球的引力场，这有助于我们对星球结构的重新认识，甚至通过暗物质对原子钟的微妙影响来探测暗物质。 爱因斯坦的广义相对论改变了我们理解引力的方式，其理论认为引力不仅仅是一种力，而是时空本身的扭曲，更像是一块在行星和恒星等超大质量物体的重量下伸展和弯曲的柔性织物。这种扭曲作用的一个副产品是引力红移现象，即时间本身似乎在接近质量巨大物体时会越来越慢。这意味着，一个靠近地球的位置，也就是重力最强的地方的时钟，会比在太空中更远位置的时钟走得更慢。换句话说，引力大小和时间快慢是密切相关的。 ACES任务将这一概念超越理论，提供了一个难得的机会，可以在现实世界中以非凡的精度观察引力红移。安装在国际空间站上的ACES时钟将比较太空和地球之间的时间信号，以检测由引力引起的最微小的变化。根据研究团队的说法，ACES计划实现比以往实验更高的精度，这种精度水平不仅可以让科学家验证爱因斯坦的预测，还可以探索我们对引力的理解是否经得起这推敲——或者是否能够经得起时间的真实考验。 如果ACES发现了与现有理论偏离的结果，那么它可能会带来新的理论见解，并可能改变我们对基础物理学的理解。另一方面，如果任务验证了广义相对论，那么所实现的高精度将支持依赖于精确计时的技术，如GPS全球导航系统。 如此精确地测量时间的能力在各个科学领域都有深远的影响。从为新物理学奠定基础到增强我们对引力场的理解，ACES任务有望同时影响理论和应用科学。除了纯粹的研究之外，该任务的原子钟网络还具有推动大地测量学进步的潜力，有助于改进地球观测技术以及我们对气候和地质演化过程的理解。 然而，ACES 任务也面临着重大的技术挑战。首先是来自板载激光冷却铯钟、PHARAO和SHM的复杂操作。研究团队表示，在空间环境中达到所需的稳定性和精度水平需要进行广泛的测试和校准，以克服原子碰撞和腔相位偏移等问题。其次是通过微波链路进行空对地数据传输过程中信号衰减和噪声干扰的问题亟待解决，以保持远距离通讯过程中的状态同步和数据完整性。 另一个挑战是需要精确的环境控制以保持PHARAO时钟的准确性，因为即使是极小的温度波动也会影响产生其计时的原子跃迁。为了解决这些问题，该任务包括多个伺服回路系统，以在短期和长期时间尺度上稳定时钟。这些系统虽然有效，但增加了有效载荷操作的复杂性。 无论如何最终时间会证明一切。随着ACES进入运营阶段，这项任务有望推进全球计时的精准化，并为未来的天基量子技术实验树立榜样。 参与该研究的作者包括 L. Cacciapuoti、A. Busso、R. Jansen、S.Pataraia、T. Peignier、S.Weinberg、P. Crescence、A. Helm、J. Kehrer、S. Koller、R.Lachaud、T.Niedermaier、F.-X.Esnault， D. Massonnet， D. Goujon， J. Pittet， A. Perri， Q. Wang， S. Liu， W.Schaefer， T. Schwall， I.Prochazka， A. Schlicht， U.Schreiber， P. Laurent， M.Lilley， P. Wolf， 和 C. Salomon.

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发布时间: 2024-12-06

81. 美国政府宣布与Absolics达成初步协议，以支持半导体先进封装玻璃基板技术的发展

李晓萌

近日，美国拜登-哈里斯政府宣布，美国商务部和总部位于韩国的SKC的附属机构Absolics签署了一份不具约束力的初步条款备忘录，根据《芯片和科学法》提供高达7500万美元的直接资金，以帮助提升美国的技术领导力。拟议的CHIPS投资将支持在佐治亚州科温顿建造一个120000平方英尺的设施，以及开发用于半导体先进封装的衬底技术。Absolics的拟议投资是CHIPS对通过制造新的先进材料来支持半导体供应链的商业设施的首次拟议投资。 美国商务部长吉娜·雷蒙多表示：“拜登总统芯片计划成功的一个重要部分是确保美国在半导体供应链的每一个环节都处于全球领先地位，Absolics正在研发的先进半导体封装技术将有助于实现这一目标，同时也将在佐治亚州创造数百个就业机会。”。“通过对Absolics的拟议投资，拜登-哈里斯政府正在帮助加快创新，提高美国在半导体制造业的技术领先地位，并在亚特兰大地区和全州创造经济机会。” 由于拜登总统的《芯片和科学法案》，这项拟议投资将支持科温顿约1000多个建筑工作岗位和约200个制造和研发工作岗位，并提高佐治亚理工学院的创新能力，支持当地的半导体人才管道。Absolics的项目是通过与佐治亚理工大学3D封装研究中心的合作启动的，是美国实验室到晶圆厂开发和生产的一个例子。 投资美国内阁首席经济学家Heather Boushey表示：“自本届政府上任第一天起，拜登总统就致力于从中到下发展经济。”。“他通过了在美国投资的历史性立法——《美国救援计划》、《两党基础设施法》、《通胀削减法案》和《芯片与科学法案》——重建我们的基础设施，降低成本，为家庭、工人和企业创造机会。与Absolics的这项新协议将帮助我们满足未来对技术的需求，同时支持今天佐治亚州的高薪工作。” Absolics玻璃基板将被用作一种重要的先进封装技术，通过降低功耗和系统复杂性，提高人工智能、高性能计算和数据中心的前沿芯片的性能。Absolics生产的玻璃基板能够实现更小、更密集、更短的连接，从而实现更快、更节能的计算。目前，先进封装基板市场集中在亚洲，由于这项拟议的CHIPS投资，美国公司将扩大先进封装玻璃基板的国内供应。 先进封装是美国公司改善半导体应用的重要组成部分。先进封装的道路始于基板，基板是构建系统的基础。能力更强的基板打开了包装过程中其他各个层面的创新之门。该公司将继续与佐治亚理工大学的研发工作，同时还将合作开展与国防部射频技术“最先进”异构集成封装（SHIP）项目相关的项目。Absolicis致力于与当地人才合作和培养当地人才，还包括与佐治亚皮埃蒙特技术学院合作，提供工作准备教育和动手技能培训。 负责标准与技术的商务部副部长兼美国国家标准与技术研究院（NIST）院长Laurie Locascio表示：“创建一个基础广泛的先进封装生态系统对振兴美国半导体行业的成功至关重要，而这一切都始于衬底。”。“支持衬底的创新可以提高先进封装技术的性能并减少功率需求，这对人工智能能力和高性能计算的需求至关重要。” Absolics首席执行官Jun Rok Oh表示：“在这项拟议的芯片资金的支持下，Absolics将能够将我们开创性的玻璃基板技术完全商业化，用于高性能计算和尖端国防应用。这项工作是在佐治亚州建立强大的半导体先进封装生态系统和恢复美国在半导体行业的领导地位的重要组成部分。我们在科温顿的新工厂不仅将提高我们生产高质量玻璃基板的能力，还将通过与佐治亚理工大学的合作创造高技能的就业机会并推动创新。”。“Absolics很自豪能为美国半导体行业的韧性和竞争力做出贡献。” 正如其第一份资助机会通知中所解释的那样，在圆满完成对完整申请的择优审查后，该部门可以在不具约束力的基础上向申请人提供PMT。PMT概述了潜在CHIPS激励奖励的关键条款，包括奖励的金额和形式。奖励金额取决于尽职调查和对奖励文件的协商，并以实现某些里程碑为条件。PMT签署后，该部门开始对拟议项目进行全面的尽职调查，并继续与申请人谈判或完善某些条款。任何最终授予文件中包含的条款可能与此次宣布的PMT的条款不同。

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发布时间: 2024-07-06

82. 美国国家科学基金会（NSF）更新量子信息科学与工程扩展能力（ExpandQISE）征集，大力推进量子研究

李晓萌

近日，美国国家科学基金会量子信息科学与工程扩展能力（ExpandQISE）招标已更新为2024年的NSF 24-523。该倡议旨在提高研究能力，扩大对量子信息科学与工程（QISE）及相关学科的参与。根据具体情况，它在五年内提供高达500万美元的拨款。这项努力旨在扩大对QIES的参与，同时确保行业、政府和学术界的劳动力需求继续超过现有人才的领域的人才管道。 意向书将于2024年3月8日到期，Track1和Track2的完整提案将于2024年4月1日到期。 有关招标的信息，请访问https://www.nsf.gov/pubs/2024/nsf24523/nsf24523.htm。

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发布时间: 2024-03-01

83. 普渡大学的研究人员捕获原子以制造用于量子网络的光子晶体管

李晓萌

近日，普渡大学的研究人员成功地将铯原子捕获到集成光子电路上，该光子电路的功能相当于光子的晶体管，类似于电子晶体管控制电信号的方式。这项由Chen-Lung Hung副教授领导的突破，发表在《Physical Review X》期刊上，展示了使用冷原子集成纳米光子电路构建量子网络的潜力。 “我们开发了一种技术，使用激光来冷却并密集捕获集成在纳米光子电路上的原子，其中光在一个细小的光子'线'中传播，或者更准确地说，在一条比人的头发细 200 多倍的波导管中传播，”Hung解释说，他也是普渡大学量子科学与工程研究所的成员。 Hung解释说，这些原子被“冻结”到零下459.67华氏度，或仅比绝对零度高0.00002度，基本上处于静止状态。在这种极低的温度下，原子可以被瞄准光子波导的“牵引光束”捕获，并放置在比光的波长短得多的距离上——大约 300 纳米或者相当于病毒的大小。在这个距离下，原子可以非常有效地与限制在光子波导管内的光子相互作用。 Hung进一步提到，他们使用Birck纳米技术中心最先进的纳米加工仪器，将光子波导管设计成直径约为30微米（比人类头发的直径小三倍）的圆形，以创建微环谐振器。然后，光将在微环谐振器内循环，并与被捕获的原子相互作用。 该研究表明，这些被捕获的原子能够控制光子在电路中的传播，从而根据原子的状态允许或阻止光子的传输。如果原子处于正确的状态，光子就可以通过电路传输。如果原子处于另一种状态，光子就会被完全阻挡。原子与光子的相互作用越强，这个门就越有效。这个平台可以为未来的量子计算和光&物质相互作用的新实验铺平道路。 该项目的所有团队都位于普渡大学，多年来一直在推进这一领域研究，并继续探索新的研究方向，包括高效的原子冷却和电路捕获。

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发布时间: 2024-08-20

84. 美国国家标准与技术研究院（NIST）三名高级科学家获得2024年总统奖（Presidential Rank Awards）中的杰出等级奖（Distinguished Rank）

李晓萌

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）的三名高级科学家获得了2024年总统奖（Presidential Rank Awards），这是联邦政府职业公务员最负盛名的奖项之一，这三人都被授予“杰出等级奖（Distinguished Rank）”，这是总统奖的最高类别，旨在表彰在公共服务领域具有持续、非凡的专业、技术或科学成就的高级职业员工。 DOC标准与技术部副部长兼NIST主任Laurie E.Locascio表示：“我很自豪能与这三位杰出人士以及NIST所有敬业的公务员一起工作，他们帮助他们取得了成就。”。“这些科学家正在研究对我们的经济和国家至关重要的关键新兴技术。这是一个很好的例子，说明公共资助的科学如何帮助美国在全球技术领先竞争中保持领先地位。” 三位NIST获奖者是： ·Nada Golmie：凭借其技术领导力和国际公认的专业知识，在无线通信领域取得了重大进展。作为NIST NextG渠道模型联盟的创始成员，她在培养重要的公私伙伴关系方面发挥了重要作用，这些伙伴关系优先考虑基于测量的标准制定方法。她专注的公共服务和开创性的研究对于建立全球公认的Wi-Fi和蜂窝网络标准至关重要。 ·John Kitching：率先开发了低功耗、芯片级的原子钟，这些原子钟已经成功商业化，并在各种应用中产生了广泛的影响。他的领导例子包括开发用于脑成像和神经科学的芯片级原子磁强计，以及启动NIST芯片计划，该计划旨在为世界提供可追溯到国际单位制（SI）的廉价原位校准和测量仪器。 ·John Lehman：在光功率测量传感器方面的变革性工作在增材制造、通信、气候监测和其他领域具有重要应用。他的领导例子包括开发新型光学传感器，包括用于遥感的基于碳纳米管的辐射计和为高功率激光测量提供新物理范式的光子动量传感器，以及对新兴量子产业劳动力发展的贡献。 据悉，总统奖（Presidential Rank Awards）由1978年的公务员改革法案（Civil Service Reform Act of 1978）设立，由美国人事管理局（Office of Personnel Management，简称OPM）管理，这是联邦政府公务员职业生涯中极为崇高的荣誉之一。总统奖每年由美国总统签发给绩效表现优异、踏实勤奋、持续追求卓越以及拥有杰出领导力的高级公务员。总统奖分为杰出等级（Distinguished）和一等（Meritorious），杰出等级是总统奖的最高类别。

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发布时间: 2025-01-03

85. 美国半导体行业协会 (SIA) 发布年度行业状况报告，强调美国芯片行业面临的挑战和机遇

李晓萌

近日，美国半导体行业协会 (SIA) 发布年度行业状况报告，该报告强调了半导体行业当前面临的挑战，以及持续增长和创新的机会。 2023年，半导体行业对世界的重要性继续增长，因为芯片在当今的基本技术中占据了更大的地位，并催生了明天的变革性技术。去年，全球总共售出了超过1万亿个半导体，总数如此之高，如果你把它们一个叠在另一个上面，它们会飞到比商用飞机最高巡航高度更高的高空。 随着芯片需求的增长，世界各国一直在加大政府投资，以吸引半导体生产和创新到本国。2022年，美国政府加大力度应对这一挑战，颁布了具有里程碑意义的《芯片和科学法案》，以提供所需的半导体研究投资和制造激励措施。加强美国的经济、国家安全和供应链。 自《芯片法案》出台以来，来自世界各地的公司反应热烈，在美国宣布了数十个新的半导体生态系统项目，私人投资总额远超2000亿美元。这些项目将在半导体生态系统中创造数万个直接就业机会，并将在整个美国经济中支持数十万个额外的就业机会。《芯片法案》已于2023年正式开始实施，新航寻求发挥建设性作用，确保新法律为美国经济、国家安全和供应链弹性带来最大利益。 尽管半导体行业的未来前景广阔，但也面临着一系列挑战。例如，美中紧张局势继续影响全球供应链，促使政府对向世界最大半导体市场中国销售芯片实施新的控制。其他重大政策挑战仍然存在，包括需要制定政策来加强美国在半导体设计方面的领导地位，通过改革美国的高技能移民和STEM教育系统来加强美国半导体劳动力，以及促进自由贸易和进入全球市场。此外，尽管全球芯片短缺有所缓解，但宏观经济逆风和市场周期性导致了销售的短期低迷，预计全年将持续。 尽管存在这些挑战，但这一基础产业的长期前景依然强劲。这是因为向前迈进，世界将需要更多更好的半导体来为从电器、客机到自动驾驶汽车和人工智能的一切提供动力。社会要进步，芯片技术也必须进步。 2023年，凭借有效的政府政策以及我们行业的持续努力和独创性，半导体行业将继续发展、创新，为世界建设更光明的未来。

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发布时间: 2023-08-18

86. 斯坦福大学以人为本人工智能研究所（Stanford HAI）发布《2024年人工智能指数报告》

李晓萌

近日，斯坦福大学以人为本人工智能研究所（Stanford HAI）发布了《2024年人工智能指数报告》（Artificial Intelligence Index Report 2024）。该报告是目前最为全面且权威的AI领域数据洞察报告，通过跟踪、整理、提取和可视化与人工智能（AI）相关的数据，提供公正、经过严格审查、来源广泛的数据，以便决策者、研究人员、高管、记者和公众对人工智能的复杂领域有更彻底、更细致的了解。 此次发布的为第七版人工智能指数报告，此版报告扩大了范围，更广泛地涵盖了人工智能的技术进步、公众对该技术的看法以及围绕其发展的地缘政治动态等基本趋势。此版比以往任何时候都多的原始数据为特色，介绍了对人工智能培训成本的新估计，对负责任的人工智能前景的详细分析，以及专门讨论人工智能对科学和医学影响的全新章节。

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发布时间: 2024-05-08

87. 美国国家标准与技术研究院（NIST）与比尔及梅琳达·盖茨基金会（BMGF）合作开发用于疟疾和结核病的呼吸测试仪

李晓萌

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）与比尔及梅琳达·盖茨基金会（BMGF）签署了一项合作研发协议（CRADA），开始为新一代可以诊断疟疾和结核病的酒精测试仪制定标准和测试协议。 根据该CRADA，NIST研究人员将开展一项新的工作，开发工具和技术，以确保酒精测试仪准确可靠，如果它们进入市场并在发展中国家部署，这将是至关重要的。 一些制造商和大学正在开发疟疾和结核病的酒精测试仪，这是全球主要的死亡原因之一。但据NIST材料研究工程师Kavita Jeerage表示，基于呼吸的诊断可能很快会被用于识别或监测多种疾病的进展，包括肝病、多发性硬化症和癌症。 Jeerage表示：“我们很高兴能够参与这项全球努力，开发新的传染病呼吸测试。”。“通过这一合作关系，我们将为确保下一代酒精测试仪的最高准确度和功效奠定基础。” 疟疾和结核病是每年约200万人死亡的原因。医学专业人员通常通过验血来诊断疟疾，并通过采集痰（咳嗽粘液）样本来诊断结核病。 这两种程序都可能成本高昂，并且需要使用技术设备，通常还需要一个处理样本的实验室。此外，某些疟原虫菌株已经进化，可以逃脱检测。 近年来，科学家们已经开始识别人类呼吸中的生物标志物，即所谓的呼吸纹，这些生物标志物表明某人何时感染了疟疾或结核病。通过开发能够检测这些生物标志物的传感器，研究人员希望构建低成本、易于部署的呼气测试仪，并在全球范围内使用。 但为了让这些类型的酒精测试仪广泛使用，它们产生准确可靠的结果至关重要。NIST将与美国食品药品监督管理局（FDA）合作实现这一目标，后者也与盖茨基金会合作。 根据与盖茨基金会合作的两年200万美元CRADA，NIST的流体表征和气体传感计量小组将专注于两个长期目标： ·专门设计的测试设备，用于测试酒精测试仪的性能，确保测量的准确性。 ·用于测试酒精测试仪准确性的气体混合物。有些人会模仿疟疾或结核病患者的呼吸；其他人会复制无感染个体的呼吸。 近年来，科学家们在人类呼吸中发现了某些挥发性有机化合物，这些化合物表明存在疾病或健康状况。 通常，会涉及多种挥发性有机物，这就是为什么疾病诊断酒精测试仪需要比执法部门用于检测受酒精影响的司机的酒精测试仪更先进的技术。该测试只检测到呼吸中的一种化合物，乙醇。 根据Jeerage的说法，研究人员近年来在开发更复杂的酒精测试仪方面取得了进展。NIST为疟疾和结核病呼气测试仪开发的测量标准有可能为临床呼吸分析的进一步发展奠定基础。 NIST在测量气体中的微量化合物和创建校准酒精酒精酒精测试仪的参考材料方面拥有丰富的经验。 该机构的研究人员正在开发一种基于诺贝尔奖频率扫描技术的新型新冠肺炎酒精测试仪。近十年来，NIST的研究人员也一直在探索对最近大麻使用进行酒精测试的可行性。

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发布时间: 2024-08-20

88. 美国国家标准与技术研究院（NIST）研究人员开发一种设计拉胀材料的新方法

李晓萌

想象一下拉动一块长方形橡胶的长端。它应该变得越来越窄、越来越薄。但是，如果它变得更宽呢？现在，在同样的一端推进。如果橡胶变得越来越薄怎么办？这种违反常识的材料确实存在。它们被称为拉胀，具有一系列独特的特性，非常适合运动鞋鞋垫、炸弹弹性建筑、汽车保险杠和服装。尽管有巨大的潜力，但拉胀产品的上市速度一直很慢。 近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）和芝加哥大学的研究人员希望改变这一现状。研究人员在《NPJ Computational Materials》期刊上发表的一项新研究中，他们宣布他们开发了一种新工具，可以更容易、更快地设计具有拉胀特性的材料。该工具是一种算法，能够实现精确的三维拉胀设计。 NIST材料研究工程师Edwin Chan是这项研究的合著者，他说：“这对拉胀来说是一个巨大的进步。”。“我们实际上可以优化材料，使其具有您想要的任何特定机械性能和行为。” 弹性材料的行为部分由泊松比来描述，泊松比解释了当你向一个方向拉伸或挤压材料时，材料是如何改变形状的。 大多数材料具有正泊松比，这意味着在一个方向上挤压它们将使它们在其他方向上更宽和/或更厚。拉伸它们会使它们更窄和/或更薄。 辅助函数的泊松比为负值，其作用正好相反。 当你冲压非粘性材料时，它会变薄并横向拉胀。当你击打一个胀形物时，材料会聚集在一起，宽度会变窄。在适当的情况下，这提供了更大的抗冲击能力。 例如，如果你击打一个装满水的袋子（就像你徒步旅行时携带的那样），里面的水会从撞击点流走。不过，如果你在打孔时袋子里充满了拉胀泡沫，这种材料会变得更致密、更硬。 这也是人们考虑在建筑和汽车中使用拉胀的原因之一。它们有可能提供更大的保护，防止爆炸和碰撞。在运动鞋鞋垫中，当脚碰到地面时，拉胀凝胶或橡胶泡沫可能会更好地缓冲脚。 在服装方面，事实证明，吸水尼龙、纤维和其他合成材料比传统材料更舒适。由于它们在拉伸时会变宽，因此可以更有效地将压力分布在全身，有可能缓解背部、关节、颈部或肩部的压力。一项关于在文胸背带中使用拉胀材料的研究发现，“拉胀聚酯和尼龙结构表现出显著的压力分布能力。” NIST和芝加哥大学科学家设计的设计工具是一种“逆向设计”算法，这意味着用户可以输入他们所需的拉胀材料泊松比值。然后，该算法提出了材料的优化结构。 泊松比的另一种表达方式是，它描述了其中一种变化时形状和体积之间的关系。新算法允许微调这种关系，以创建出在自然界中找不到的拉胀材料。 NIST材料研究工程师Marcos Reyes Martinez说：“我们的研究是理论、实验和计算科学共同努力实现新事物的一个很好的例子。”。“有一种方法可以让拉胀症变得更好，这将使它们在我们的日常生活中更加普遍。” 研究人员为该算法及其基本方法及其使用3D打印的实现申请了专利。 文章信息：An autonomous design algorithm to experimentally realize three-dimensionally isotropic auxetic network structures without compromising density. NPJ Computational Materials. Published online May 29, 2024. DOI: 10.1038/s41524-024-01281-y

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发布时间: 2024-07-06

89. NPL的突破为测量下一代量子通信网络的性能开辟了道路

李晓萌

近日，NPL的科学家开发了一种新技术，用于测试和测量量子通信网络下一代光纤互连的性能。 NPL的光纤计量团队设计了一种创新的新方法，在用于量子互联网的商用量子级连接器上测量光纤性能的关键参数，称为模场直径（MFD）。这项新的测量技术将可追溯的验证纳入高性能量子级互连，以确保纠缠光子在光纤网络上的最高效传输。 NPL高级科学家Robert Ferguson解释道：“基于光子的量子互联网需要高质量、高效的互连，才能实现量子计算和安全通信过程的长期运行。其性能取决于构成网络硬件的光学互连组件之间的低损耗连接。” Ferguson继续说道，“为了确保纠缠光子在量子互联网中的最佳传输，最大限度地提高量子网络的网络效率至关重要。量子网络中使用的连接器必须具有出色的耦合效率，以最大限度地减少链路损耗。不满足必要效率水平的光纤将降低传输并阻碍性能。” 量子互联网将实现超安全、高度加密的通信等应用，用于超大规模数据中心的分布式量子计算、先进的高性能计算，以及5G移动环境，如智能城市或使用光纤进行回程的先进自动化制造基地。 NPL旨在继续测量其他商业量子级光缆配置，并进一步修改现有系统，以实现对量子互联网专用互连的可跟踪测量。 Ferguson说：“量子网络将改变我们发送和接收所有类型数据的方式。”。“量子互联网距离成为主流技术还有几年的时间，但它有可能重塑我们的生活和工作方式：我们如何做生意：以及我们如何处理国防和安全等具有国家战略重要性的问题。 “量子供电网络是NPL理想的早期颠覆性技术，可以提高稳定性和性能，在国家层面和全球范围内广泛推广和应用。” 本月早些时候，NPL与包括BSI、科学、创新和技术部（DSIT）、UKQuantum、国家网络安全中心（NCSC）和国家量子计算中心（NQCC）在内的政府和行业合作伙伴合作，启动了英国量子标准网络试点，以支持建立全球量子标准。 网络试点的目的是帮助英国专注于量子技术的公司克服障碍，实现量子技术在医疗保健、金融、国防和通信等应用中的潜力。 今年3月，英国政府宣布了其国家量子战略，这是英国成为领先的量子经济体的十年愿景和战略使命。

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发布时间: 2024-01-24

90. 美国商务部发布新的人工智能指南和工具

李晓萌

近日，在拜登总统关于人工智能安全、可靠和值得信赖的发展的行政命令发布270天后，美国商务部宣布新的指南和工具，以帮助提高人工智能系统的安全性、可靠性和可信度。 美国商务部的美国国家标准与技术研究院（NIST）发布了三份最终指导文件，于4月首次发布以征求公众意见，以及美国人工智能安全研究所的一份旨在帮助降低风险的指导文件草案。NIST还发布了一个软件包，旨在衡量对抗性攻击如何降低人工智能系统的性能。此外，美国商务部的美国专利商标局（USPTO）发布了一份关于专利主题资格的指导更新，以解决包括人工智能在内的关键和新兴技术的创新问题，美国国家电信和信息管理局（NTIA）向白宫提交了一份报告，审查了具有广泛可用权重的大型人工智能模型的风险和收益。 美国商务部长Gina Raimondo表示：“在拜登总统和哈里斯副总统的领导下，我们商务部一直在不懈地努力实施具有历史意义的人工智能行政命令，自我们被赋予这些关键职责以来的九个月里，我们取得了重大进展。”。“人工智能是我们这一代人的决定性技术，因此我们正在快速发展，以跟上步伐，帮助确保人工智能的安全开发和部署。今天的公告表明，我们致力于为人工智能开发人员、部署人员和用户提供所需的工具，以安全地利用人工智能的潜力，同时最大限度地降低其相关风险。我们取得了很大进展，但还有很多工作要做。我们将保持势头，维护美国作为人工智能全球领导者的地位。” NIST的文件发布涵盖了人工智能技术的各个方面，其中两份是今天首次公开。一个是美国人工智能安全研究所的指导文件的初步公开草案，旨在帮助人工智能开发人员评估和减轻生成性人工智能和两用基础模型（可用于有益或有害目的的人工智能系统）带来的风险。另一个是测试平台，旨在帮助人工智能系统用户和开发人员衡量某些类型的攻击如何降低人工智能系统的性能。在剩下的三份文件中，有两份是指导文件，旨在帮助管理生成式人工智能的风险——该技术支持许多聊天机器人以及基于文本的图像和视频创建工具——并作为NIST人工智能风险管理框架（AI RMF）和安全软件开发框架（SSDF）的配套资源。第三份报告提出了一项计划，让美国利益相关者与全球其他国家合作制定人工智能标准。 美国商务部标准与技术部副部长兼NIST主任Laurie E.Locascio表示：“尽管生成式人工智能具有潜在的转型优势，但它也带来了与传统软件截然不同的风险。”。“这些指导文件和测试平台将向软件创建者告知这些独特的风险，并帮助他们开发在支持创新的同时减轻这些风险的方法。” USPTO的指南更新将协助USPTO人员和利益相关者根据专利法（35 U.s.C.§101）确定人工智能发明的主题资格。这一最新更新建立在之前的指导之上，为美国专利商标局和申请人如何评估专利申请和涉及人工智能技术发明的专利中权利要求的主题资格提供了进一步的清晰度和一致性。指南更新还宣布了如何在各种技术中应用该指南的三个新示例。 “美国专利商标局仍然致力于促进和保护包括人工智能在内的关键和新兴技术的创新，”负责知识产权的商务部副部长兼美国专利商标局长Kathi Vidal说。“我们期待听到公众对这一指导更新的反馈，这将进一步明确评估人工智能发明的主题资格，同时激励解决世界和社区问题所需的创新。” 美国国家电信和信息管理局即将发布的报告将审查模型权重广泛可用的两用基础模型（即“开放权重模型”）的风险和收益，并制定政策建议，在降低风险的同时最大限度地提高这些收益。开放权重模型允许开发人员在先前工作的基础上进行构建和调整，从而扩大了人工智能工具对小公司、研究人员、非营利组织和个人的可用性。 有关NIST公告的更多信息 防止两用基础模型的误用风险 人工智能基础模型是强大的工具，在广泛的任务中都很有用，有时被称为“两用”，因为它们既有好处也有坏处。NIST的美国人工智能安全研究所发布了其关于管理两用基础模型滥用风险的指导方针的初步公开草案，该草案概述了基础模型开发人员如何保护其系统免受滥用，从而对个人、公共安全和国家安全造成蓄意伤害的自愿最佳实践。 该指南草案提供了七种关键方法来减轻模型被滥用的风险，并就如何实施这些模型以及如何使其实施透明提出了建议。这些做法可以共同帮助防止模型通过开发生物武器、开展进攻性网络行动、生成儿童性虐待材料和未经同意的亲密图像等活动造成伤害。 美国东部时间2024年9月9日晚上11:59，人工智能安全研究所正在接受公众对《两用基础模型滥用风险管理》草案的意见。评论可以电子方式提交至NISTAI800-1@nist.gov主题行中有“NIST AI 800-1，管理两用基础模型的误用风险”。 测试AI模型如何应对攻击 人工智能系统的漏洞之一是其核心模型。通过将模型暴露于大量的训练数据中，它学会了做出决策。但是，如果对手用不准确的数据毒害训练数据——例如，通过引入可能导致模型将停车标志误判为限速标志的数据——模型可能会做出不正确的、潜在的灾难性决定。测试对抗性攻击对机器学习模型的影响是Dioptra的目标之一，Dioptra是一个新的软件包，旨在帮助人工智能开发人员和客户确定他们的人工智能软件在各种对抗性攻击中的表现。 开源软件可供免费下载，可以帮助包括政府机构和中小型企业在内的社区进行评估，以评估人工智能开发人员对其系统性能的说法。该软件响应了行政命令第4.1（ii）（B）节，该节要求NIST帮助进行模型测试。Dioptra通过允许用户确定哪些类型的攻击会使模型的性能降低，并量化性能降低，以便用户可以了解系统在什么情况下会发生故障的频率和情况。 管理生成型人工智能的风险 人工智能RMF生成人工智能档案（NIST AI 600-1）可以帮助组织识别生成人工智能带来的独特风险，并提出最符合其目标和优先事项的生成人工智能风险管理行动。该指南旨在成为NIST人工智能RMF用户的配套资源。它以12个风险和200多个开发人员可以采取的管理风险的行动为中心。 这12个风险包括降低网络安全攻击的进入门槛，产生错误和虚假信息或仇恨言论和其他有害内容，以及生成人工智能系统虚构或“幻觉”输出。在描述了每种风险之后，该文档提供了一个开发人员可以采取的缓解风险的行动矩阵，映射到AI RMF。 减少对用于训练AI系统的数据的威胁 第二份最终确定的出版物《生成性人工智能和两用基础模型的安全软件开发实践》（NIST特别出版物（SP）800-218A）旨在与安全软件开发框架（SP 800-218）一起使用。虽然SSDF广泛关注软件编码实践，但配套资源扩展了SSDF，部分是为了解决生成式人工智能系统的一个主要问题：它们可能会受到恶意训练数据的损害，从而对人工智能系统性能产生不利影响。 除了涵盖人工智能系统的培训和使用方面外，本指导文件还确定了潜在的风险因素和应对策略。除其他建议外，它还建议分析训练数据中的中毒、偏见、同质性和篡改迹象。 全球参与人工智能标准 人工智能系统不仅在美国，而且在世界各地都在改变社会。《人工智能标准全球参与计划》（NIST AI 100-5）是第三份最终出版物，旨在推动全球开发和实施与人工智能相关的共识标准、合作与协调以及信息共享。 该指南以NIST制定的《联邦参与人工智能标准和相关工具计划》中概述的优先事项为依据，并与《关键和新兴技术国家标准战略》挂钩。该出版物表明，来自许多国家的更广泛的多学科利益相关者参与了标准制定过程。

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发布时间: 2024-08-20

91. 美国国家标准与技术研究院（NIST）发布年龄估算软件评估的首次结果

李晓萌

近日，美国国家标准技术研究院（NIST）的一项新研究评估了一种软件的性能，该软件基于人脸照片中明显的身体特征来估计一个人的年龄。这种基于年龄估计和验证（AEV）的软件可能被用作有年龄限制的活动的“守门人”。 年龄估算已成为美国国内外立法和法规中最近纳入的年龄保证计划中的一项使能技术，这些计划是保护儿童上网的重要组成部分。 NIST的这项新的研究：《面部分析技术评估：年龄估计与验证（NIST IR 8525）》，评估了六种算法的性能，这些算法是开发者在2023年9月征集提交时自愿提供的。根据该研究的作者之一Kayee Hanaoka的说法，结果显示算法具有不同的能力。 “这些算法之间的性能差异很大，整体都有改进的空间，”NIST计算机科学家Hanaoka说。“这是2023年底年龄估计领域的部分快照，但由于AEV性能与人工智能的进步密切相关，我们预计该领域将迅速变化。” 这项新研究是NIST在过去十年中首次涉足AEV评估，并开启了该机构对这项技术进行频繁、定期测试的长期努力。NIST上一次评估AEV软件是在2014年。Hanaoka表示，当时对这项技术的兴趣要小得多，评估是一次性的努力。那次测试使用了来自签证申请的大约600万张照片的单一数据库，并仅要求算法在每张照片上提供年龄估计。 在过去的十年里，时代已经发生了变化。面部分析软件已经变得足够重要，以至于NIST将其面部识别计划分成了两个方向：一个评估算法识别人的能力（面部识别技术评估，或FRTE），另一个评估测量面部特征的能力（面部分析技术评估，或FATE）。新的测试是FATE方向的一部分，该方向还包括专门用于检测照片欺骗和测量图像质量的评估。 NIST的新测试扩展了其照片集合，包含来自四个不同数据库的约1150万张照片，所有这些照片都来自美国政府的资源：2014年使用的签证集合，另外增加了一组FBI的面部照片、一组在边境口岸获得的网络摄像头图像，以及一组来自100多个国家出生的人的移民申请照片。来自数据库的照片在图像质量和反映的年龄、性别和来源地区方面各不相同。所有数据都经过匿名处理，并且研究已经过审查，以保护被拍照对象的权利和隐私。 测试再次评估了算法在年龄估计方面的准确性，但应软件开发者的请求，测试还要求算法指定照片中的人是否超过21岁。该测试是一项“封闭盒子”研究，其中NIST研究人员仅分析了算法的最终性能，而不是它们的内部运作或它们如何得出结果。NIST不对软件是否适合特定用例做出推荐。 Hanaoka表示报告提供了一些初步发现： ·没有单一突出的算法，特定算法的准确性受到图像质量、性别、出生地区、照片中人的年龄以及这些因素之间的相互作用的影响。所有算法在某些特定人群上都有自己的敏感性；在某些群体上表现良好的算法在其他群体上可能表现不佳。 ·自上一份报告以来的十年中，AEV软件有所改进。在使用共同的签证照片数据库（在2014年和当前研究中都使用了该数据库）进行年龄估计时，算法的平均绝对误差已从4.3年减少到3.1年。六种算法中有五种的性能超过了2014年提交的最准确算法。 ·女性面部的错误率几乎总是高于男性。2014年评估的算法也是如此，但背后的原因尚不清楚。 这个测试项目设计为持续进行，研究作者们正在不断地接受新的算法提交。团队计划每四到六周在网站上发布第一轮结果的更新，Hanaoka表示。 她还表示：“我们预计AEV软件领域将迅速变化，我们打算在不久的将来更新和扩展我们的测试方法，”她说。“我们计划让算法回答更多问题，例如如果有同一个人之前的照片可用，是否可能有更好的性能。我们还计划扩大和多样化照片数据库，以更好地覆盖像在线安全这样的应用。”

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发布时间: 2024-07-06

92. 研究人员开发出用铒制造量子比特的新技术

李晓萌

量子比特是量子技术的基石，寻找或构建稳定且易于操作的量子比特是量子技术研究的中心目标之一。科学家们发现，一个铒原子——一种稀土金属，有时被用于激光器或给玻璃上色——可以是一个非常有效的量子比特。 为了制造铒量子比特，铒原子被放置在“宿主材料”中，在那里铒原子取代了一些材料的原始原子。两个研究小组——一个是由芝加哥大学普利兹克分子工程校友曼尼什·辛格创立的量子创业公司memQ的研究小组，另一个是美国能源部阿贡国家实验室的研究小组——使用不同的铒宿主材料来推进量子技术，展示了这种量子比特的多功能性，并强调了材料科学对量子计算和量子通信的重要性。 这两个项目解决了量子计算研究人员一直试图解决的挑战:设计多量子位设备和延长量子位存储信息的时间。 “这两项研究的成果确实凸显了材料对量子技术的重要性，”参与了这两个项目的阿贡国家实验室科学家、芝加哥大学凯斯实验室科学家F. Joseph Heremans说。“量子比特所处的环境和量子比特本身一样重要。” 启动memQ选择性地激活铒量子比特，使其更容易控制多量子比特设备。 铒作为量子比特很受欢迎，因为它可以通过与互联网和电话线通道相同的光纤有效地传输量子信息;它的电子也以这样一种方式排列，它特别能抵抗可能导致量子比特丢失信息的环境变化。 但是，将铒插入宿主材料的生长过程会以一种科学家无法精确控制的方式将原子分散到整个材料中，这使得设计多量子位器件变得困难。在一项全新的技术中，memQ的科学家们发现了一种解决方法:用激光“激活”某些铒原子。这项研究最近发表在《Applied Physics Letters》期刊上。 memQ的首席技术官兼联合创始人Sean Sullivan说:“我们实际上并没有把铒放在特定的位置上，铒分散在整个材料中。”他毕业于Duality，这是一个量子创业加速器，由芝加哥大学波尔斯基创业与创新中心和芝加哥量子交易所共同领导，创始合伙人是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、阿贡大学和P33。“但是通过使用激光，我们可以改变特定区域的晶体结构，从而改变该区域的铒的性质。所以我们正在选择使用哪种铒作为量子比特。” 该技术依赖于主体材料二氧化钛(TiO2)的特性。由于其对称性，TiO2的晶格有两种可能的构型。插入到晶格中的铒原子将以不同的频率进行通信，这取决于它所处的TiO2的结构。 在memQ的技术中，铒分散在一种结构的TiO2薄膜中。然后，高功率激光聚焦在某些铒原子周围的晶体上，永久地将TiO2扭曲成只有在这些位置的其他构型。现在，激光选择的铒原子都可以以相同的频率通信，完全与其他原子分离。 新程序代表了量子技术领域的重大进步，被称为固态技术。 memQ的首席执行官兼联合创始人Manish Singh表示:“你不可能在100个随机位置使用量子比特来构建有用的东西。”“通过我们的平台，我们可以选择在我们想要使用的布局中使用哪种铒，这是固态社区长期以来一直回避的功能。” 阿贡科学家实现了长铒量子比特相干时间 衡量量子位有效性的一个关键指标是它的相干时间:它可以保留量子信息的时间。这对于打算用作量子存储器的量子比特尤其重要，量子存储器相当于经典计算机存储器。但是相干性是非常脆弱的——一个量子位可能会因为与环境中的某些东西(如空气或热量)相互作用而失去相干性。 铒原子可以利用它们的电子来保留量子信息，这些电子具有一种称为“自旋”的特性。原子核，即原子中心的质子和中子簇，也有“自旋”，电子和原子核的自旋可以相互影响。铒量子比特丢失量子信息的一种常见方式是，它的电子自旋与它周围一个原子的核自旋相互作用。 因此，阿贡国家实验室的研究员Jiefei Zhang为铒寻找了一种宿主材料，这种材料具有尽可能低的核自旋，但也可以用更传统的硅技术制造。她发现了一种不同的氧化物，这次是一种稀土元素:二氧化铈，也被称为铈(CeO2)。 铈是最丰富的稀土元素，在工业化学中用作氧化剂和催化剂。不像TiO2有多种可能的结构构型，CeO2只有一种，而且是极度对称的。正因为如此，在CeO2中的铒量子比特更加稳定。 “在铈中，两个不同的铒量子比特将看到相同的晶体环境，”Zhang说。“因此，同时控制它们非常容易，因为它们的行为方式非常相似。” 值得注意的是，memQ开发的新定位技术在像ceo2这样高度对称的晶体结构上是不可能的，但是Zhang能够从铒量子比特中看到更长的相干时间，随着他们继续发展实验，有可能更长。该作品可以在预印本服务器arXiv上找到。 Zhang说:“每种材料肯定都有优缺点，这在量子领域很常见。” 二氧化钛的研究是由memQ与Jonghoon Ahn博士、F. Joseph Heremans博士和Argonne国家实验室的Supratik Guha博士合作完成的。CeO2的工作来自F. Joseph Heremans博士、Supratik Guha教授和David D. Awschalom教授的团队，David D. Awschalom教授也是CQE的主任。该研究由Guha小组的研究生Gregory Grant和Jiefei Zhang博士领导。memQ与阿贡的关系超越了与CQE的关系。联合创始人Sullivan和Singh在阿贡国家实验室相识，当时他们分别是Guha和Awschalom小组的研究生和博士后科学家。memQ也是阿贡国家实验室为期两年的企业家奖学金项目Chain Reaction Innovations的一部分。

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发布时间: 2024-04-18

93. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等在高维光场探测领域取得重要进展

李晓萌

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所李炜团队在高维光场探测领域取得重要进展。5月15日，相关研究成果以Dispersion-assisted?High-dimensional?Photodetector为题，发表在《自然》（Nature）上。 光场包含强度、偏振、频率、相位等多个维度的信息。其中，光谱探测与偏振探测包含物体的物质组成和表面形貌等信息，在光通信、遥感、工业检测、医疗诊断、化学分析、环境保护等领域具有应用价值。然而，传统的光电探测器仅限于测量光强度，现有的偏振和光谱探测器通常在时间或空间上集成多个偏振或波长敏感元件来增强探测能力。此外，目前的偏振和光谱探测器通常仅能够测量固定波长下的强度和偏振或均匀偏振下的强度和波长信息。然而，在自然界的很多场景中，光场可能在宽光谱范围内携带任意的偏振和强度变化，而现有探测器难以实现对这种高维度信息的探测。 针对这一问题，李炜团队与合作者在国际上首次利用单个器件通过单次测量，对宽带光谱范围内具有任意变化的偏振和强度的高维光场进行了全面表征，实现了高维度光场信息探测。 该研究提出了利用光学界面的空间色散和频率色散特性以在波矢空间对偏振和光谱响应进行调控的创新思想，能够将高维光场的信息全部映射到单次成像结果之中。研究配合深度学习方法来解码偏振和光谱信息，实现了高维度光信息的探测，具有与现有先进单一功能的小型偏振仪或光谱仪相当的探测精度。此外，研究通过简单地将薄膜与微透镜阵列和成像传感器阵列进行“三明治”式的组合，能够实现无需对准、单次测量的超集成高维光场成像仪。这一成果为超紧凑、高维度的信息探测和成像探测开辟了新途径。 研究发现，这一方法具有超宽带探测的潜力；利用这种波矢空间的响应能力，该方法可以进一步与图像处理、测距等功能相集成，以实现更高维度的光场探测。同时，研究显示，利用光子晶体、超表面、二维材料等代替薄膜结构可以进一步提高探测分辨率和集成能力。此外，将其中的物理模型与深度学习进行有机结合，以增强解算能力并降低所需先验数据量，这是未来的研究方向。 该工作由长春光机所和新加坡国立大学合作完成。长春光机所为第一完成单位。

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发布时间: 2024-06-12

94. 量子热晶体管：利用量子测量和反馈

李晓萌

近日，?研究人员积极参与量子系统和材料的动态操作，以实现重大的能量管理和守恒突破。 这一努力推动了一个致力于创建量子热机的尖端平台的发展，从而释放了量子技术在先进能源解决方案中的全部潜力。 我们是否处于新型能源管理设备的前沿？ 科学界已将重点转向开创量子热晶体管领域?—?为精确管理传热而设计的精密仪器。在不断追求最佳量子器件性能的过程中，复杂的冷却和环境监管环境中出现了一个显著的挑战。当前的冷却基础设施，特别是那些适应各种量子位技术的基础设施，尤其是量子计算机，带来了重大挑战，从而加强了对先锋解决方案的需求。 在当代科学话语中，量子测量和控制已成为先进能源管理量子热机设计的关键。这些干预措施可以帮助保持此类器件的固有量子特性，同时防止它们因环境相互作用（即退相干）而不希望地转变为经典状态。 然而，测量探头可能引入噪声，这带来了一个巨大的挑战，需要创新的解决方案。针对这一关键问题，我们引入了一个先进的理论框架?—?经调节的量子热晶体管。这一范式在其环境环境的协调下不断受到监测。 为了理解和分析这种行为，我们设计了一个精细的随机噪声模型，该模型反映了经典晶体管中使用的小信号模型。这种系统的方法增强了我们对细微动力学的理解，有助于量子热机架构的细化和优化。我们的研究结果发表在《Physical Review B》期刊上。 随机模型有什么用？ 随着设备的小型化，它们对环境影响的易感性具有更大的意义，从而深入了解系统内的动态变化。源于热噪声的固有波动的表现，加上测量和反馈控制等外部扰动，对小型设备产生了深远的影响。这种随机行为的抢先表征是非常宝贵的，可以全面了解这些设备中固有的操作限制。 功能量子热晶体管的成熟仍处于初级阶段，需要不断改进。与此同时，我们目前的出版物建立了一个开创性的框架，我们即将进行的研究旨在研究这些设备在通过连续测量进行反馈控制时的复杂动力学。 重要的是要强调，量子反馈表现出与经典电子反馈不同的特性。因此，必须进行广泛的探索，以确定量子反馈机制与热晶体管的无缝集成，为创新高效的热管理系统的出现铺平道路。 这个故事是科学X对话的一部分。 Uthpala N.Ekanayake获得了斯里兰卡Peradeniya大学电气和电子工程学士学位（以一级荣誉）。目前，她是澳大利亚莫纳什大学电气与计算机系统工程系高级计算与模拟实验室的博士生和成员，由Malin Premaratne教授指导。 Malin Premaratne分别于1995年、1995年和1998年获得墨尔本大学的多个学位，包括数学学士学位、电气和电子工程学士学位（以一级荣誉）和博士学位。目前，他是澳大利亚克莱顿莫纳什大学的正式教授。他的专业知识集中在量子器件理论、模拟和设计，利用量子电动力学原理。Premaratne教授独特的方法将深刻的理论物理学与实用的电气工程方法相协调，在基础物理学和转化工程技术之间建立了跨学科的联系。他因在光学和光子学方面的重大贡献而获得多项研究金，包括美国光学学会（FOSA）、美国光学仪器工程师学会（FSPIE）、英国物理研究所（FInstP）、英国工程与技术学会（FIET）和澳大利亚工程师学会（FIEAust）。

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发布时间: 2024-01-24

95. 科罗拉多大学博尔德分校（CU Boulder）发布量子产业人才发展路线图

李晓萌

近日，科罗拉多大学博尔德分校（CU Boulder）发布量子产业人才发展路线图，旨在培训、准备和激励科罗拉多州和西部山区的下一代量子工作者和公众。 该路线图由科罗拉多大学博尔德分校的CUbit量子倡议和研究与创新办公室的劳动力创新倡议牵头，解决了科罗拉多州量子经济的预测增长问题。路线图的制定包括来自大学、政府机构、学区和量子公司的代表，并由科罗拉多州经济发展和国际贸易办公室（OEDIT）资助。 该计划的关键要素将通过各种教育机构、政府机构和公司来激活，以建立一支符合量子产业需求的多元化和包容性的劳动力队伍。 Elevate Quantum将是下一步的关键部分。2023年，美国经济发展局（EDA）将Elevate Quantum命名为量子信息技术的官方技术中心。Elevate Quantum是一个由科罗拉多州、新墨西哥州和怀俄明州的120个组织组成的联盟，科罗拉多大学博尔德分校是主要贡献者。自该指定以来，该联盟已获得超过1.2亿美元的资金，用于发展科罗拉多州和西部山区的量子产业。 科罗拉多大学博尔德分校CUbit量子计划执行董事Scott Sternberg表示：“最近科罗拉多州和西部山区的EDA技术中心指定加速了对全面可行的教育和劳动力培训战略的需求。”。“我们很高兴通过与Elevate Quantum的合作，在未来几年进一步推进这一初步计划。” “这个路线图为我们正在开始的工作奠定了基础，”Elevate Quantum Workforce Collaborative（EQWC）的联合主席、科罗拉多大学博尔德分校工程与应用科学学院国家妇女与信息技术中心的创始人兼驻场执行官Lucy Sanders表示。“这份路线图中的调查结果将有助于加快我们的工作，并为区域讨论提供一个框架。” 量子公司目前在科罗拉多州雇佣了约3000名员工，Elevate Quantum估计，在未来十年内，这些数字可能会攀升至10000人。 OEDIT执行董事Eve Lieberman表示：“科罗拉多州拥有全国最好的劳动力之一，这一全面的量子路线图将指导我们努力为全州的技术工人做好准备，以迎接即将到来的机会。”。“这是将科罗拉多人与高薪工作联系起来的关键一步，并确保我们的州继续引领这项变革性的下一代技术的发展。” 2023年，科罗拉多州开始认真开展量子劳动力发展工作，来自科罗拉多州私营部门、教育机构和其他团体的200多名代表参加了会议。从那时起，该计划已经发展成为一份具有明确战术、目标和结果的全面文件。 科罗拉多州在培训将在这些公司工作的一些员工方面已经处于全国领先地位。这包括在该州世界级的物理系以及通过JILA进行编程，JILA是该大学和国家标准与技术研究所（NIST）之间的联合研究所。 路线图旨在以任何人都能理解的方式进一步分解量子物理和计算。它呼吁为K-12教师提供更多资源，帮助他们向学生展示量子物理学是什么，以及它是如何成为他们生活的一部分的——比如通过晶体管和激光器等历史悠久的技术。 博尔德谷学区的工作学习协调员Jody Bennett积极参与了路线图的制定，他表示，让K-12尽早参与对话是关键。 贝内特说：“无论学生走的是哪条路，量子都有一席之地。”。“我确实认为K-12必须成为这些对话的一部分，以确保我们正在建设的项目确实有完整的（劳动力）管道。归根结底，我们越早谈论量子，我们就越早能让更多的人走上这条道路。” 该报告还建议扩大社区学院的课程，让学习焊接、电子和编程的学生了解量子物理。该报告强调，要扩大女性和其他在物理学中历来代表性不足的群体加入量子产业的途径。 Quantinuum首席人力资源官Susan Schwamberger表示：“当我们展望量子产业的未来时，我们必须建立一支多元化和包容性的劳动力队伍，以满足这一快速增长领域的需求。科罗拉多大学博尔德分校的新量子劳动力路线图提供了一项全面的战略，以培训和激励下一代量子专业人员，确保科罗拉多州和西部山区保持在这场技术革命的前沿。”

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发布时间: 2024-12-06

96. 英国国家物理研究院（NPL）与英国Arden Photonics公司合作提高光纤测量的准确性

李晓萌

英国国家物理研究院（NPL）与英国Arden Photonics公司是长期合作伙伴，最近再次合作开发了Arden的光纤包层直径Artefact FGC-FCD125，这是一种专门为Arden的FGC光纤几何系统设计的可伸缩光纤支架。 可伸缩支架是与NPL联合开发的，FGC光纤几何系统由NPL进行了评估。这将为行业带来许多好处，确保最高水平的精度，并实现市场领先的精度。 支架的设计便于用户使用，并将测量过程中可能导致不准确和不可靠结果的灰尘污染风险降至最低。 NPL和Arden都致力于纤维测量技术的不断进步。该伙伴关系允许未来的合作，使光纤制造商能够生产更好的光纤，为更光明的未来铺平道路。 NPL高级科学家Robert Ferguson表示：“与Arden Photonics的密切合作再次显示了技术合作的价值，旨在提高英国仪器制造商在这一关键领域的质量和成功率。我们将继续为最先进的通信互连提供计量支持。” Arden Photonics首席执行官David Robinson表示：“此次合作代表着Arden和NPL向前迈出了积极的一步。它强调了我们共同致力于在光纤测量行业内提高精度和制定更高标准。我们不断寻找合作机会，以确保我们的测量解决方案为客户提供高测量精度和价值。”

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发布时间: 2024-07-26

97. 美国与新加坡举行第二次关键和新兴技术对话，涉及人工智能、生物技术、量子信息科学等多个方面

李晓萌

近日，美国国务卿Antony Blinken、美国国家安全顾问Jake Sullivan、新加坡外交部长Vivian Balakrishnan博士和新加坡数字发展和信息部长Josephine Teo在新加坡主持了第二次美新关键和新兴技术对话。在2023年10月于华盛顿特区举行的首届美新（新加坡）清洁能源技术对话（U.S.-Singapore CET Dialogue）的基础上，新加坡和美国重申了双方致力于构建可信、开放、易访问和安全的技术生态系统的承诺。这些生态系统旨在促进负责任的创新、包容和可持续的经济增长，以及基于规则的国际秩序。 在对话期间，共同主席注意到在深化商业、科学和国家安全界之间的联系与合作方面取得的实质性进展。回顾了两国正在进行的合作领域，并讨论了如何进一步弥合创新生态系统，为美国和新加坡人民以及在东盟和整个印度-太平洋地区的合作伙伴带来更光明的未来。这包括在谈判和缔结新加坡和美国之间的《科学技术合作协定》方面取得进展，以加强科学技术能力，促进和平互利领域的科学技术合作。 共同主持会议的联合主席对双方作为朋友和战略伙伴在对话框架下六个主要领域的合作方面所取得的实质性进展表示欢迎，具体如下： 人工智能（AI） ·扩大美国国家标准与技术研究院（NIST）和新加坡信息通信媒体发展局（IMDA）各自的治理和风险管理框架的映射，以包括生成人工智能。 ·NIST和IMDA在测试和评估方面进行合作，例如探索红队指导方针和基准的一致性。 ·合作支持国际标准制定机构（如国际标准化组织）制定人工智能的国际标准、框架、最佳实践和指导方针，以促进互操作性、弹性、安全和安保以及公共利益。 ·美国和新加坡人工智能安全研究所合作推进人工智能安全科学。两国人工智能科学家将于2024年9月会面，交流见解，确定人工智能测试和评估的具体项目，以及安全可靠的人工智能模型开发。这一合作将成为新兴的人工智能安全研究所和其他政府支持的科学机构国际网络中的关键纽带。美国和新加坡将共同努力，支持即将召开的人工智能安全研究所国际网络会议。 ·探索美国国家科学基金会（NSF）和人工智能新加坡（AISG）之间的研究合作，通过对负责任的人工智能的拨款呼吁。 ·通过美国-新加坡东南亚官员第三国培训计划下的能力建设计划，支持人工智能的包容性和可持续发展。 ·在新加坡召开由美国国家科学基金会资助的研讨会，以促进美国与南亚和东南亚合作伙伴在负责任的人工智能研究方面加强合作的讨论。 数字经济与数据治理 ·继续支持可信的数据流，以促进参与全球跨境隐私规则论坛和隐私执法机构的全球隐私执法合作安排网络。英国、毛里求斯和迪拜国际金融中心加入为联营公司，并期待全球CBPR和全球处理者隐私认可系统的推出。 ·继续共同努力，建设能力，支持全球数据自由流动，包括为第三国的政策制定者和监管机构举办研讨会。 ·通过NIST和IMDA之间的合作，通过技术增强可信任的数据流，以提高隐私增强技术（PETs）的采用率、推进标准化和成熟度。NIST和IMDA计划合作应对一项联合挑战，其中包括解决人工智能PET等新兴领域的问题。 ·达成双边数字经济合作路线图，确定优先领域的共同原则和合作机会，包括新兴技术、数据治理和全球CBPR论坛、可信环境、数字连接和基础设施、微型、小型和中型企业的贸易便利化以及劳动力发展。该路线图是数字经济进一步合作的基础，共同为企业、工人和社会带来切实利益。 生物技术 ·新加坡科学、技术和研究局（A*STAR）与美国能源部联合基因组研究所（JGI）于2024年6月签署谅解备忘录（MOU），这将加强两个组织在微生物基因组学和天然产物研究方面的合作。美国和新加坡也期待着谅解备忘录的实施，根据谅解备忘录，A*STAR和JGI希望通过互访、交流公开信息和研究人员以及培训和规划未来的联合研究进行合作。 ·组织美国和新加坡联合研讨会，召集科学和经济机构代表分享生物技术领域的优先事项、正在进行的工作和联合研发倡议，包括美国和新加坡生物技术生态系统之间的潜在创新桥梁，以及适当的相关生物安全考虑。 ·致力于发起一次联合圆桌会议，以确定在相关生物技术领域制定、实施和相互承认国际公认标准方面的潜在合作。 ·探索美国国家科学基金会和新加坡实体之间的合作，包括通过NSF资助的BioFoundries网络和全球劳动力和创新中心。 关键基础设施和技术供应链 ·就5G、开放式无线接入网络（RAN）和下一代通信网络等连接技术进行联合合作。 ·探索国务院和IMDA之间的合作，以促进安全的5G网络，并为开放RAN等创新方法营造有利环境。 ·探索东盟成员国在安全、有弹性的海底电缆方面的合作与协调。 ·通过访问和交流促进互利智慧城市倡议的合作，以促进信息共享，通过智慧城市项目配对试点就新的智慧城市倡议进行合作，并通过美国-东盟智慧城市伙伴关系下的技术培训。 ·致力于深化美国-新加坡增长与创新伙伴关系（PGI）在半导体领域的合作，包括人力资本开发、下一代集成电路的研发和创新，以及半导体和半导体设备制造的供应链合作。这些工作将由商务部的芯片计划办公室和芯片研发办公室牵头，由美国方面牵头，由经济发展委员会、A*STAR和新加坡企业牵头。 国防创新 ·2024年5月，国防部（DoD）和国防部（MINDEF）签署了国防创新合作谅解备忘录。谅解备忘录加强了双边合作，以采用和扩大商业技术，解决两军在支持共同战略目标方面面临的共同作战挑战。 ·宣布在海上安全和反无人驾驶飞机系统等优先合作领域的联合挑战。 量子信息科学与技术 ·继续就量子安全迁移进行合作和交流，包括后量子密码学的发展、标准化和迁移，以支持保护数字生态系统和量子安全国家的共同愿景。 探索互利领域的合作，如加密资产的清点和迁移、加密敏捷性、量子安全产品的安全保证，以及对各自国家量子安全和信息科学倡议的投资。 ·通过各自的国家级量子项目，扩大量子通信、计算和传感领域的行业和研究合作以及人才交流。

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发布时间: 2024-08-20

98. 日本产业技术综合研究所（AIST）与QuEra签订谅解备忘录，旨在加强量子技术产业化合作

李晓萌

2024年9月6日，日本产业技术综合研究所（AIST）与QuEra Computing，Inc.签订了旨在加强量子技术产业化合作的研究合作备忘录（MOU）。该协议基于2024年4月的合同，QuEra将为日本提供最先进的量子计算机，并与搭载产综研NVIDIA制造GPU的ABCI-Q超级计算机一起设置。 作为这项新的合作的一部分，QuEra将建立和运营一个基于云的平台，为研究人员、合作者和外部用户提供对量子计算机的远程访问。该平台无缝集成了产综研的高性能计算（HPC）基础架构，包括ABCI-Q超级计算机。 该合作将推动与量子AI融合技术商务开发全球研究中心（G-QuAT）的功能ABCI-Q和QuEra Computing的中性原子量子计算机建立混合环境的合作。 并且，面向下一代中性原子型量子计算机的硬件开发必要的光学材料，部素材的适用性被考验，不仅仅是量子计算机的大规模化和性能提高，面向将来的供应链的强韧化也致力于标准化。 在今后需求越来越高的量子技术产业化的搭配中，由于两机关的合作体制被强化，新的技术的展开和市场创造被期待。

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发布时间: 2024-12-06

99. 美国国家标准与技术研究院（NIST）研究团队研发微型新激光器，填补了可见光彩虹中长期存在的“绿色空白”，开辟了新的应用领域

张宇

科学家们多年来一直在制造小型的红色和蓝色激光器，但其他颜色的激光器一直是个挑战。研究人员通过创新的方法制造出小到可以安装在芯片上的橙色、黄色和绿色激光器，填补了一项重要的技术空白。在这个波长范围内的低噪声、紧凑型激光器对于量子传感、通信和信息处理有非常重要的作用。 制造绿色激光并不容易。 多年来，科学家们已经制造出能够产生红色和蓝色光的小型、高质量激光器。然而，他们通常采用的方法——向半导体中注入电流——在构建发射黄色和绿色波长光的微型激光器方面效果并不理想。研究人员将可见光谱这一区域中稳定、微型激光器的缺乏称为“绿色空白”。填补这一空白将为水下通信、尖端医疗等领域开辟新的机会。 实际上，绿色激光指示器已经存在了25年，但它们只在非常窄的绿色光谱范围内产生光，并且没有集成在芯片中，所以无法与其他设备集成到一起来执行有用的任务。 现在，美国国家标准与技术研究院（NIST）的科学家们通过修改一个微小的光学元件——一个足够小以至于可以安装在芯片上的环形微共振器——来填补了“绿色空白”。 微型绿色激光光源可以改善水下通信，因为在大多数水环境中，蓝绿色波长的光在水中几乎是透明的。其他潜在的应用包括全色激光投影显示器，以及包括可以治疗一种眼部血管增生的糖尿病视网膜病变的激光治疗医疗设备。 在这个波长范围内的紧凑型激光器对于量子计算和通信的应用也很重要，因为它们有可能将数据存储在量子比特中，量子比特是量子信息的基本单位。目前，这些量子应用依赖于体积更大、重量更重、功率更大的激光器，这限制了它们在实验室外部署的能力。 几年来，由NIST的Kartik Srinivasan和NIST与马里兰大学之间的研究合作伙伴联合量子研究所（JQI）领导的一个团队一直使用由氮化硅组成的环形微共振器将红外激光转换为其他颜色。当红外光被泵入环形共振器时，光会在其中旋转数千次，直到达到足够高的强度，以强烈地与硅氮化物相互作用。这种相互作用，会产生两种新波长的光，被称为闲波和信号波，这一现象叫做光学参量振荡（OPO）。 在之前的研究中，研究人员产生了几种可见激光的单独颜色。根据微共振器的尺寸（它决定了产生的光的颜色），科学家们产生了红色、橙色和黄色波长的光，以及处于黄色和绿色光边缘的560纳米波长的光。然而，团队无法产生填补绿色空白所需的全部黄色和绿色系列。 “我们不想只擅长产生几个波长，”NIST科学家、新研究的合作者Yi Sun表示。“我们想要覆盖空白中的整个波长范围。” 为了填补这一空白，研究团队以两种方式修改了微共振器。首先，科学家们略微加厚了它。通过改变其尺寸，研究人员更容易产生深入绿色空白的光，波长最短可达532纳米（十亿分之一米）。有了这个扩展的范围，研究人员终于覆盖了整个“绿色空白”。 此外，研究团队通过蚀刻掉微共振器下方的一些二氧化硅层，使微共振器暴露在更多的空气中。这样做的效果是使输出的颜色对环形微共振器尺寸和红外泵浦波长的敏感性降低。较低的敏感性给了研究人员更多的控制权，这样就可以在他们的设备上产生略微不同的绿色、黄色、橙色和红色波长。 因此，研究人员发现他们可以在整个绿色空白区域创造出超过150个不同波长的光，并能够对它们进行微调。“以前，我们可以使用OPO在激光颜色中进行大的调整——从红色到橙色到黄色再到绿色——但在每个颜色带内进行小的调整却很困难，” Srinivasan指出。 科学家们目前正在努力提高产生“绿色空白”波长区间的激光颜色的能量效率。目前，输出功率仅为输入激光的几个百分点。改善输入激光与波导之间的耦合，使波导将光更加顺畅地引导到微共振器中，以及进一步改进提取和产生光的方法，便可以显著提高效率。 这些研究人员包括来自JQI的Jordan Stone和Xiyuan Lu，以及来自华盛顿州雷德蒙德市Meta现实实验室研究的Zhimin Shi，他们于8月21日通过线上发表的方式在《Light: Science and Applications》期刊上报告了他们的发现。

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发布时间: 2024-10-20

100. 美国国家标准与技术研究院（NIST）升级了频率梳波长计校准服务

张宇

近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）对真空波长校准服务进行了升级。该服务所使用的仪器仪表的核心升级为与GPS控制振荡器相连的光学频率梳，进而提供对国际单位制（SI）秒的直接可追溯性。在此之前，该服务已经覆盖了流行的红色和绿色激光波长的校准。最近，又增加了针对电信行业中C波段电信号波长计进行多波长校准的能力。对于大多数商业可用的波长计，测试不确定度比约为10^4。 该项目的科研论文已发表在《Metrologia》期刊中。（DOI：10.1088/1681-7575/ad8927）

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发布时间: 2024-12-06